la bioenergía en méxico - Red Mexicana de Bioenergía

Cuadernos Temáticos sobre B I O E N E R G Í A
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Situación actual y perspectivas
4
Red Mexicana de Bioenergía, A.C.
Título del cuaderno:
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Situación actual y perspectivas
Cuaderno Temático No. 4, 2011
Edición: Agosto 2011
© Edición original publicada por
RED MEXICANA DE BIOENERGÍA, A.C.
www.rembio.org.mx
[email protected]
MESA DIRECTIVA REMBIO 2011
Coordinación general de la obra: Omar Masera Cerutti
Dr. Omar Masera Cerutti
Coordinación editorial: Fabio Coralli
PRESIDENTE
Julián Vega Gregg
Diseño editorial: Imagia Comunicación
SECRETARIO GENERAL
Revisión técnica: Gustavo Best
M en C. René Martínez Bravo
Corrección de estilo: Imagia Comunicación
TESORERO
Autores:
Omar Masera Cerutti
Fabio Coralli
Carlos García Bustamante
Enrique Riegelhaupt
Teresita Arias Chalico
Julián Vega Gregg
Rodolfo Díaz Jiménez
Gabriela Guerrero Pacheco
Laura Cecotti
Esta publicación ha sido co-financiada por la Unión Europea
en el marco del proyecto “Bioenergy, sustainability and tradeoffs: Can we avoid deforestation while promoting bioenergy?”,
gestionado por el Center for International Forestry Research
(CIFOR). Este proyecto ha generado información que sustenta
algunos de los análisis y conclusiones del presente cuaderno.
Las ideas, opiniones y conclusiones contenidas en el presente documento, son de exclusiva responsabilidad de los autores
y no reflejan necesariamente los puntos de vista de la Red Mexicana de Bioenergía, A.C.
Reservados todos los derechos. Queda prohibida la reproducción parcial o total, directa o indirecta, del contenido de este cuaderno, ni el almacenamiento
en un sistema informático, ni la transmisión de cualquier forma o cualquier medio, electrónico, mecánico, fotocopia, registro u otros medios sin contar con
el permiso previo, expreso y por escrito de los editores, en los términos de la Ley Federal del Derecho de Autor.
ISBN en trámite.
Este cuaderno se terminó de imprimir en el mes de agosto de 2011 por Imagia Comunicación, con un tiraje de 500 ejemplares.
Impreso en México Printed in Mexico
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
PRESENTACIÓN
Estimados lectores:
Tengo el gusto de poner a su consideración el Cuaderno Temático (CT) La bioenergía en México, redactado por varios
miembros de la Red Mexicana de Bioenergía (REMBIO): Fabio Coralli, Carlos García, Enrique Riegelhaupt, Teresita
Arias, Rodolfo Díaz, Julián Vega, Gabriela Guerrero, Laura Cecotti y un servidor.
La bioenergía es una fuente estratégica para promover la transición hacia un patrón energético más sustentable, dominado por las energías renovables, y que promueva un uso eficiente, descentralizado y equitativo de la energía. En el
ámbito internacional la bioenergía está teniendo un desarrollo muy acelerado, que va desde iniciativas globales para
promover el uso de estufas eficientes y limpias de leña a gran escala, hasta el desarrollo de sistemas masivos de producción, distribución, uso y certificación de biodiesel y bioetanol. Varias de las aplicaciones bioenergéticas son totalmente
competitivas y ya constituyen complementos necesarios y estratégicos de los combustibles fósiles. De hecho, en la
actualidad la bioenergía constituye el 77% del consumo de los recursos energéticos renovables en el mundo.
El panorama de la bioenergía en nuestro país también ha cambiado significativamente en los últimos 5 años, hecho
que nos motivó como organización a actualizar el análisis que llevamos a cabo en el libro La bioenergía en México: un
catalizador del desarrollo sustentable, publicado en el año 2006. En el presente CT buscamos cumplir este objetivo al
presentar una perspectiva sintética y crítica de lo que en la actualidad está ocurriendo en el campo de la bioenergía.
Se trata a la bioenergía de manera integral al revisar el potencial del recurso biomásico, el estatus de las distintas aplicaciones, el marco normativo y escenarios futuros. Más que dar una cobertura extensa a cada tema, que los lectores
pueden encontrar en otros CT de esta colección1, con este documento se pretende brindar una visión global que nos
permita entender tanto el potencial y oportunidades de la bioenergía en nuestro país, los avances y experiencias en los
distintos campos, como los retos que enfrenta para convertirse en un futuro próximo en un pilar importante del patrón
de consumo energético de México.
El presente volumen forma parte de la colección de CT, que es un componente medular del proyecto editorial de la
REMBIO, el cual busca brindar materiales de calidad sobre los distintos aspectos de la problemática en torno a la bioenergía, tanto a nivel internacional como de nuestro país. Con este esfuerzo, también procuramos difundir las actividades de la REMBIO y ofrecer herramientas útiles a los socios y al público en general. La colección de CT incluirá diversos
volúmenes que tratarán aspectos centrales de la bioenergía en México, en términos tecnológicos, económicos, ambientales o de política pública y legislación.
Espero que este volumen y otros títulos de la colección sean de su interés.
Omar Masera Cerutti
Presidente
RED MEXICANA DE BIOENERGÍA, A. C.
CT REMBIO: [1] La bioenergía en México: estudios de caso, 2010 (Prehn y Cumana, 2010); [2] Biocombustibles avanzados (Sandoval, 2010); [3] Estufas de
leña (Díaz et al., 2011).
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Í N D I C E
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PRESENTACIÓN
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RESUMEN EJECUTIVO
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1. INTRODUCCIÓN
1.1. ¿Qué es la bioenergía?
1.2. Características de la bioenergía
1.3. Bondades de la bioenergía
1.4. Cuestiones en debate sobre la sustentabilidad de la bioenergía
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2. CONTEXTO INTERNACIONAL
2.1. El consumo mundial de energía
2.2. Escenarios mundiales de la bioenergía
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3. PANORAMA EN MÉXICO
3.1. Uso actual
3.2. Potenciales
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4. APLICACIONES DE LA BIOENERGÍA
4.1. Biocombustibles líquidos para el transporte (bioetanol y biodiesel)
4.1.1. Bioetanol
4.1.2. Biodiesel
4.1.3. Certificación de la sustentabilidad de los biocombustibles líquidos
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4.2. Biocombustibles gaseosos
4.2.1. Biogás
4.2.2. Gas de síntesis
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4.3. Biocombustibles sólidos para aplicaciones residenciales y comerciales
4.3.1. Carbón vegetal
4.3.2. Leña para uso residencial
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4.4. Biocombustibles sólidos para aplicaciones industriales
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5. ESCENARIOS DE BIOENERGÍA EN MÉXICO
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6. HACIA UNA ESTRATEGIA NACIONAL PARA LA PROMOCIÓN DE LA BIOENERGÍA
6.1. Marco regulatorio
6.2. Fomento a la investigación y desarrollo
6.3. Programas específicos de financiamiento para bioenergía
6.3.1. Programa para la producción de insumos para biodiesel
6.3.2. Programa Nacional de Estufas Ahorradoras de Leña
6.3.3. Promoción a la producción sustentable de carbón vegetal
6.3.4 Promoción al biogás
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7. LISTA DE UNIDADES
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8. LISTA DE SIGLAS Y ACRÓNIMOS
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9. BIBLIOGRAFÍA
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
RESUMEN EJECUTIVO
La biomasa es una fuente de energía renovable y limpia, con un portafolio extenso de tecnologías maduras para la
mayoría de sus distintas aplicaciones. A nivel internacional, la bioenergía, o energía obtenida de la biomasa, representa
el 10% del consumo total de energía y 77% de las energías renovables. Se estima que para el año 2035 podría contribuir
con cerca del 25% de la energía requerida en el mundo, y constituir así uno de los pilares de la transición a fuentes renovables de energía. La bioenergía en nuestro país abastece el 5% (432 PJ en el 2008) del consumo de energía primaria. Se
utilizan principalmente la leña, el bagazo de caña y el carbón vegetal.
En México existe una experiencia importante en el área de biodigestores, captura de metano y generación de electricidad en rellenos sanitarios, así como en estufas eficientes de leña para la cocción en zonas rurales. Además, se cuenta
con iniciativas incipientes en biocombustibles líquidos, particularmente biodiesel, y con grupos de investigación en
insumos y procesos para biocombustibles de primera y segunda generación.
Manejada de manera sustentable, la bioenergía presenta numerosas ventajas desde la óptica socioeconómica y ambiental: es versátil; escalable; brinda aplicaciones para los principales usos finales de la energía (calor, electricidad, combustibles para el transporte); permite crear sinergias importantes entre los sectores agrícola-forestal, energético, industrial, ambiental y social; puede promover el desarrollo rural sustentable a través de la creación de fuentes de trabajo
e inversiones en ese medio y puede transferir importantes recursos económicos desde las áreas urbanas hacia las áreas
rurales. Además, la producción sustentable de biomasa brinda numerosos servicios ambientales de tipo local y global,
lo que incluye la transformación de residuos en recursos económicos, control de la erosión del suelo, regulación del ciclo
hidrológico y preservación del hábitat para la fauna silvestre.
Sin embargo, el uso no sustentable de la bioenergía puede producir efectos negativos importantes, como la competencia por la producción de alimentos, el desplazamiento de pequeños productores, o incluso la deforestación para el
establecimiento de plantaciones de monocultivo; por estas razones, es indispensable que, como en el caso de todas las
fuentes de energía, los diferentes proyectos se desarrollen con apego a criterios estrictos de sustentabilidad.
Este documento confirma las conclusiones más importantes del estudio La bioenergía en México, producido por la
REMBIO en el año 2006, sobre las grandes posibilidades de desarrollo de la bioenergía en México, por cuanto:
Existe un gran potencial energético del recurso biomásico. Los recursos bioenergéticos en México pueden producir
sosteniblemente 3,569 PJ/, el equivalente al 46% de la oferta interna bruta de energía primaria en el año 2008, y 10
veces más que su uso actual.
Puede contribuir a la diversificación energética y reducir las emisiones de CO2, así como la contaminación local. En
el año 2030, la bioenergía podría abastecer hasta un 16% del consumo de energía en México y permitir una reducción
anual de emisiones de 110 Mt de CO2 a la atmósfera o 23% de la mitigación total estimada en este año. A las ventajas
globales del uso de la bioenergía, se sumarían numerosos beneficios tangibles en lo local. Por ejemplo, el aprovechamiento de desechos urbanos y agrícolas, reducción de los riesgos sanitarios y la contaminación del agua y el aire; por
su parte, las estufas eficientes de leña y biogás permiten reducir la contaminación intramuros en las viviendas rurales.
Existe un conjunto de experiencias interesantes en México. En el país se ha desarrollado y adaptado tecnología
eficiente para la cocción doméstica, generación de biogás en rellenos sanitarios y en aplicaciones agroindustriales,
entre otros ejemplos. Existen grupos de investigación consolidados en biocombustibles de segunda generación y en la
adaptación de paquetes agronómicos para el establecimiento de cultivos bioenergéticos. Algunos ingenios azucareros
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
están iniciando la cogeneración ampliada y eficiente de electricidad con bagazo. Se cuenta también con experiencias
en la producción de biodiesel a partir de residuos.
Sin embargo, en México todavía se dista mucho de poder hacer realidad estas oportunidades. Aunque hay avances
en cuestiones regulatorias y de incentivos a tecnologías específicas o a la investigación y desarrollo, se carece todavía
de un marco regulatorio y de política pública propicio al desarrollo en gran escala de la bioenergía. De hecho –como
lo muestra la experiencia de Brasil, Europa y otros países–, para esta última tarea se requiere de una serie de acciones
estratégicas con visión de largo plazo, y del apoyo de un amplio conjunto de políticas y de recursos públicos. Cinco ejes
son fundamentales y deben trabajarse en México:
• Partir de un enfoque integrado orientado a la producción y al uso sustentable de la bioenergía en sus
diferentes aplicaciones y dimensiones (social, económica y ambiental).
• Desarrollar un marco regulatorio que incluya metas claras y todo un conjunto de incentivos fiscales
y de otro tipo para la producción sustentable y el uso de los bioenergéticos, así como facilidades para
realizar inversiones.
• Impulsar el desarrollo de mercados de productos y tecnologías asociados a la bioenergía, así como
elaborar normas técnicas para asegurar la calidad de los productos y los procesos.
• Fomentar la investigación y el desarrollo tecnológico al apoyar el desarrollo de grupos de investigación en temas clave, el desarrollo de proyectos piloto y demostrativos, entre otras acciones.
• Promover el fortalecimiento institucional, especialmente establecer programas intersectoriales claramente coordinados (salud, energía, ambiente, desarrollo social, agropecuario y forestal) y campañas de
información pública que conduzcan a una mejor valoración social de la bioenergía.
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
1. INTRODUCCIÓN
La biomasa fue la primera fuente de energía no animada utilizada por el hombre, y se mantuvo como la más importante
hasta el comienzo de la revolución industrial. Desde el siglo XIX, nuevas tecnologías, como las máquinas de vapor y los
motores de combustión interna, la desplazaron parcialmente al utilizar combustibles de mayor densidad energética
como el carbón y posteriormente los hidrocarburos. Sin embargo, desde finales del siglo XX la bioenergía ha vuelto a
ser considerada como una opción clave en la transición energética, en vista de la inseguridad y altos costos del abastecimiento de petróleo, los riesgos asociados a la energía nuclear y los impactos ambientales negativos del uso de fuentes
fósiles. El Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC, por sus siglas en inglés) afirma que actualmente
cerca del 10% de la oferta total de energía final global y 77% de la energía derivada de fuentes renovables proviene de
la biomasa (Chum et al., 2011).
TRANSICIÓN ENERGÉTICA
A nivel mundial se postula que por razones ambientales, sociales y económicas es necesaria una transición
energética, entendida como un proceso de cambio en los modelos de producción y utilización de energía,
hacia sistemas más equitativos, mejor distribuidos geográficamente, y menos contaminantes.
La transición energética implica cambios radicales: se necesitan grandes esfuerzos para aumentar la eficiencia de uso final, lograr ahorros de energía primaria, desarrollar un portafolio amplio de sustitutos a los
combustibles fósiles con las correspondientes tecnologías de producción y uso final, así como impulsar la
descentralización de los sistemas energéticos.
Las fuentes de energía renovables se han reconocido como algunas de las alternativas más prometedoras
para superar los problemas del presente sistema energético basado en combustibles fósiles. Entre ellas
están la solar, eólica, hidráulica, geotérmica y la bioenergía, que en su conjunto pueden tener un rol importante en la transición energética, tanto por su capacidad para reducir emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) como por ser aplicables a una gran diversidad de usos finales. En particular, la biomasa puede
procesarse para obtener biocombustibles sólidos, líquidos y gaseosos renovables y de bajas emisiones que
pueden reemplazar a los combustibles fósiles.
1.1. ¿Qué es la bioenergía?
La bioenergía es la energía obtenida de la biomasa. La biomasa es la materia constitutiva de los seres vivos, sus excretas y sus restos no vivos. Los biocombustibles son los obtenidos a partir de la biomasa y pueden ser o no transformados
o procesados. Se distingue a los:
• Biocombustibles sólidos (leña, carbón vegetal, residuos agrícolas, residuos forestales, pellets, briquetas): que pueden quemarse directamente o previa gasificación o pirólisis, para producir calor y electricidad.
• Biocombustibles líquidos (bioetanol y biodiesel): obtenidos de cultivos energéticos como caña de azúcar y oleaginosas o aceite vegetal usado.
• Biocombustibles gaseosos (biogás, biometano): obtenidos de los residuos municipales y estiércol.
Los bioenergéticos (o biocombustibles) también pueden ser clasificados de acuerdo a las tecnologías empleadas en su
obtención:
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Bioenergéticos
Sólidos
Líquidos
1ª generación
Leña, carbón vegetal,
bagazo, pellets
Bioetanol, biodiesel,
licor negro
2ª generación
Biochar, torrefactos,
torpellets
Etanol celulósico, syndiésel,
aceite de pirólisis
3ª generación
—
Diésel de algas, etanol de algas
Gaseosos
Biogás,
gas de síntesis
Biohidrógeno
Tabla 1. Clasificación de los bioenergéticos con base en sus diferentes generaciones tecnológicas.
1.2. Características de la bioenergía
La bioenergía presenta varias ventajas con respecto a otras fuentes de energía:
Es almacenable: la energía de la biomasa está almacenada en la materia orgánica. Por este motivo es
una forma de energía que no tiene la intermitencia de otras renovables como la solar y la eólica, lo que
le da ventajas para la generación de calor o electricidad.
Permite satisfacer la mayor parte de los usos finales: es la única energía renovable que puede sustituir
a los combustibles fósiles en todas las aplicaciones y finalidades, porque permite producir calor, fuerza
motriz, electricidad y biocarburantes líquidos.
Es ubicua: la biomasa se puede encontrar o cultivar en casi todas partes, y está disponible en forma
concentrada como subproducto de procesos agroindustriales, residuos de actividades humanas y como
estiércol de animales.
Es escalable: hay sistemas de aprovechamiento de biomasa y producción de bioenergía desde muy
bajas (< 1 kW) hasta grandes potencias (> 300,000 kW); esto permite una amplia versatilidad para el
desarrollo de sistemas de suministro energético a escalas locales y mayores.
Es comercialmente madura: muchas de las tecnologías para el uso energético de biomasa son rentables y están ampliamente desarrolladas a nivel comercial.
1.3. Bondades de la bioenergía
Si se aprovecha de manera sustentable, la bioenergía presenta numerosas ventajas sociales, económicas y ambientales:
Permite crear sinergias positivas por la interacción entre el sector agrícola-forestal (donde se produce la biomasa),
el sector industrial que la transforma y los sectores que la utilizan (energético, transportes, residencial, etc). Estas sinergias crean empleo local y agregan valor a los productos, al mismo tiempo que reducen la dependencia de recursos
fósiles.
Debido a que la producción de biomasa es descentralizada, se puede producir bioenergéticos en pequeñas y medianas
empresas y facilitar así el desarrollo local en zonas rurales. Se estima que la biomasa crea 135 puestos de trabajo directos por cada 10,000 usuarios, frente a los 9 que se crean utilizando petróleo o gas natural (Drigo y Trossero, 2005). Es
decir, la capacidad de generación de empleo de la bioenergía es 14 veces mayor a los combustibles fósiles. Asimismo,
el uso ampliado de bioenergía puede transferir importantes ingresos de las áreas urbanas consumidoras hacia las áreas
rurales productoras de estos energéticos.
La producción de biomasa puede brindar numerosos servicios ambientales de tipo local y global que incluyen el control
de la erosión del suelo, la regulación del ciclo hídrico y la protección de hábitats de fauna silvestre. Si las plantaciones energéticas se establecen en tierras degradadas, es posible rehabilitarlas y ponerlas a producir. La conversión de
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
desechos orgánicos en combustible, además de proporcionar energía, reduce los daños ambientales asociados a su
inadecuada disposición (por ejemplo, la contaminación del aire y el agua, aumento de plagas y enfermedades, deterioro del paisaje y calidad de vida de las poblaciones humanas). Producida y utilizada sustentablemente, la bioenergía
contribuye a la mitigación del cambio climático, porque sustituye a los combustibles fósiles, mantiene o incrementa
almacenes de carbono y evita la deforestación. Cuando se utilizan residuos, se evita también la emisión de metano, que
es un potente GEI.
1.4. Cuestiones en debate sobre la sustentabilidad de la bioenergía
Si la producción de bioenergía no se lleva a cabo con los debidos cuidados, y su uso es ineficiente, se pueden tener impactos negativos. En general, las aplicaciones energéticas que implican un uso más eficiente de los recursos o brindan la
posibilidad de recuperar residuos –como las estufas eficientes de leña, los biodigestores o la generación de electricidad
y calor mediante el aprovechamiento de desechos biomásicos agroindustriales– presentan pocos cuestionamientos
desde el ámbito de la sustentabilidad. Por el contrario, la posibilidad de expansión en gran escala del área dedicada a la
producción de biocombustibles líquidos de primera generación ha suscitado un intenso debate sobre su sostenibilidad
ambiental, económica y social.
La sustentabilidad ambiental se cuestiona por los posibles impactos negativos de la expansión de cultivos energéticos
sobre los bosques, la mitigación de emisiones que efectivamente se puede lograr en cada caso, y otras consideraciones
que necesitan aún ser más estudiadas como impactos en la biodiversidad y el uso del agua. Si no se hace una buena planeación existe el riesgo de que la bioenergía pueda ocasionar destrucción o degradación de recursos naturales, como
deforestación, sobreexplotación y contaminación de recursos hídricos, degradación del suelo, entre otras.
Limite de las tierras potencialmente utilizables para la bioenergía. Las tierras aptas para la agricultura se dedican casi todas a la producción de alimentos y fibras; actualmente menos del 1% se dedica a la producción de insumos para biocombustibles líquidos. Se estima que la superficie necesaria para reemplazar el consumo actual de combustibles derivados
del petróleo por biocombustibles de primera generación (bioetanol y biodiesel) supera ampliamente a la superficie que
hoy se cultiva para alimentos en todo el mundo. Por lo tanto, los biocombustibles no pueden reemplazar a todos los
derivados del petróleo, aunque este límite depende en gran parte de los tipos de biocombustible que se consideren y
del desarrollo tecnológico de la bioenergía. En otras palabras, los biocombustibles líquidos de primera generación son
una opción limitada y de transición. Como tales no son entonces una solución definitiva a la sustitución de gasolina o
diésel en el sector transporte.
Mitigación efectiva. A diferencia de otras fuentes de energía, la biomasa tiene la posibilidad de absorber las emisiones
de CO2 que se generan durante su procesamiento y uso final, mediante la fotosíntesis. Esto la hace, en principio, una
fuente neutral en términos de las emisiones de CO2. Sin embargo, hay emisiones adicionales de CO2 y de otros GEI (CH4,
N2O) a lo largo del ciclo de vida de la producción de bioenergéticos, debidas al uso de fertilizantes, pesticidas y combustibles fósiles durante el cultivo, la cosecha, el transporte, la conversión del insumo, y también emisiones de CO2 por la
liberación de carbono cuando ocurren cambios de uso de suelo directos o indirectos para establecer cultivos bioenergéticos. En otras palabras, existe un balance entre los GEI emitidos en el ciclo de vida del biocombustible y los ahorrados
por los energéticos o combustibles fósiles sustituidos. De acuerdo a las circunstancias, este balance puede ser positivo o
negativo, lo que determina el impacto de los bioenergéticos como mitigadores de emisiones con respecto a las fuentes
fósiles. Diferentes tecnologías de transformación, el uso de coproductos y residuos, el consumo de fertilizantes, el uso
de agua de riego y el manejo de los suelos pueden determinar grandes diferencias en los resultados de este balance.
Presión sobre los bosques. Debido a que la mayor parte de las tierras productivas disponibles se dedican a la producción
de alimentos, los nuevos cultivos para biocombustibles podrían imponer presiones adicionales sobre bosques y selvas.
A menos de que sean establecidos en tierras abandonadas o degradadas, esto producirá emisiones de CO2 por defo9
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
restación y efectos negativos sobre la biodiversidad. Aumentar la movilización de biomasa de los bosques nativos para
generar energía renovable sin deforestar ni afectar la biodiversidad es una alternativa para paliar este problema.
La sustentabilidad social está cuestionada porque el uso de la bioenergía en gran escala requiere de grandes extensiones, lo cual puede significar: una competencia con la tierra dedicada a la producción de alimentos; el desplazamiento
de los pequeños productores; potenciales conflictos entre grupos sociales o condiciones de trabajo no óptimas. Esto
es particularmente cierto para el caso de los biocombustibles líquidos de primera generación que se obtienen de cultivos como la caña de azúcar, la soya y la palma aceitera. Por esta razón es importante hacer viables en lo económico
las tecnologías de segunda generación que pueden producir biocombustibles a partir de biomasa no alimentaria y de
residuos.
Mejores condiciones para las poblaciones rurales. En sistemas de producción de gran escala sólo una parte pequeña de
los beneficios de la producción de biocombustibles son captados por los productores rurales. La retribución al trabajo
es un componente menor de los costos en sistemas de producción y cultivos muy mecanizados –como los de Estados
Unidos, Europa o Argentina–; pero los sistemas que requieren cosecha manual –como los de Jatropha, higuerilla o palma aceitera– actualmente sólo son viables en lo económico si el precio de la mano de obra agrícola es bajo, lo que va en
contra de los objetivos de desarrollo y mejora de ingresos de las poblaciones rurales. Existen también casos de trabajo
forzado y de menores, que necesariamente deben corregirse.
Seguridad alimentaria. El uso creciente de cultivos alimentarios, como el maíz, la soya o la palma aceitera, para producir
biocombustibles líquidos, ha desatado un gran debate internacional sobre los posibles efectos negativos en la seguridad alimentaria, particularmente de los países en desarrollo. Para evitar estos efectos negativos es esencial que se
continúen los esfuerzos para desarrollar los biocombustibles de segunda generación, a partir de residuos y substancias
no alimenticias. Asimismo, bajo esquemas adecuados, la competencia con los alimentos puede reducirse a un mínimo,
por ejemplo, con cultivos o plantaciones multipropósito (que permitan producir al mismo tiempo alimentos, fibras, forrajes y energía), utilizando tierras degradadas (lo que ayudaría a restaurarlas) o con el aprovechamiento de los residuos
agrícolas, pecuarios y forestales que no tengan uso como alimento o forraje. Para que estos objetivos se cumplan, es
importante que las metas de producción de biocombustibles sean realistas y adecuadas a las condiciones de cada país.
La sustentabilidad económica se pone en duda en particular porque el costo actual de la mayoría de los biocombustibles líquidos es mayor que el de los fósiles, y las perspectivas de reducirlo no son muy claras (mucho depende de las
nuevas tecnologías en desarrollo). Como estos costos dependen en gran medida del costo de la materia prima –que
representa del 40% al 70% del costo final–, sólo los países con bajos costos o con rendimientos agrícolas muy altos
pueden competir en la actualidad contra los petroderivados en los mercados internacionales (por ejemplo, Brasil con
etanol de caña de azúcar, Argentina con biodiesel de soya, o Malasia con biodiesel de palma). Vale destacar que varias
aplicaciones tecnológicas de la bioenergía son costo-eficientes y competitivas en el mercado, pero en muchos casos
se necesitan altas inversiones iniciales (ver capítulo 5), un marco regulatorio favorable y un apoyo decidido del sector
público para que tengan preferencia frente a los combustibles fósiles y puedan desplazarlos.
La creciente preocupación acerca de la sustentabilidad de los biocombustibles ha llevado a instituciones científicas,
académicas, así como a un número creciente de gobiernos, a trabajar intensamente para procurar que la producción y
el uso de los bioenergéticos sean sustentables. En el ámbito internacional existen muchas iniciativas para desarrollar
sistemas de certificación de la sustentabilidad de la producción de biocombustibles (van Dam et al., 2010), por ejemplo,
la Mesa Redonda sobre Biocombustibles Sustentables (RSB, por sus siglas en inglés), cuyo objetivo final es definir estándares de producción sustentable de biocombustibles que puedan certificarse. En algunos casos el cumplimiento del
estándar podrá ser obligatorio, y en otros será sólo voluntario.
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
2. CONTEXTO INTERNACIONAL
2.1. El consumo mundial de energía
El consumo de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas natural) contabiliza la mayor proporción de los requerimientos mundiales de energía al sumar 475 EJ en el año 2008 (figura 1). Las energías renovables contribuyen con el 13% del
consumo mundial de energía primaria, donde la biomasa y los residuos representan poco más del 10%, la hidroelectricidad el 2.3% y las otras energías renovables contribuyen con el 0.5%. La energía nuclear satisface el 6% del consumo
energético global.
Figura 1. Participación por fuentes en el suministro de energía primaria (Chum et al., 2011).
Como se indicó al inicio del documento, aproximadamente un 77% de toda la energía renovable en el mundo proviene
de la biomasa. Alrededor del 77% del consumo total de biomasa se da en los usos tradicionales para cocción de alimentos y calefacción en los países en desarrollo (leña y carbón vegetal), en tanto que los usos modernos de la bioenergía
como los biocombustibles líquidos para el sector transporte, la generación eléctrica y la generación de calor en los
procesos industriales, consumen poco más del 23% (11.3 EJ) (Chum et al., 2011).
2.2. Escenarios mundiales de la bioenergía
Un escenario tendencial realizado en el 2010 por la Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA,
por sus siglas en inglés) estima que el consumo mundial de energía se incrementará en un 47% al año 2035, y de no existir cambios sustanciales de participación de las energías renovables, el consumo de combustibles fósiles representaría
el 71% (EIA, 2010). En el sector transporte, un 96% de la oferta provendría del petróleo (IEA, 2009). Este escenario considera que las emisiones de GEI se incrementarían en un 41% para el año 2035, con los consecuentes riesgos asociados
al calentamiento global y el cambio climático.
Por el contrario los escenarios dirigidos a la mitigación de emisiones muestran que la bioenergía puede jugar un papel
fundamental en el suministro de energía en el mediano y largo plazo. El Consejo Consultivo Alemán para el Cambio Global (WBGU, por sus siglas en alemán) estimó que el potencial de participación de la bioenergía en el sistema energético
mundial podría estar entre los 80 y 170 EJ, lo que equivale al 17%–36% del consumo de energía primaria en el mundo en
2008 (Schubert et al., 2009). Por su parte, el IPCC señala que el potencial de la energía primaria que podría obtenerse de
la biomasa va de 50 EJ/a a 500 EJ/a, del 10% a casi el 100% del consumo mundial de energía de 2008 (550 EJ).
En un análisis muy detallado sobre las perspectivas futuras de penetración de las fuentes renovables de energía, se
estimó que para evitar concentraciones mayores a 440 ppm de Co2e atmosférico (es decir para evitar un calentamiento
mayor a 2 C) en el año 2050, la biomasa debería abastecer el 60% del consumo total de energías renovables al brindar
150 EJ/a (IPCC, 2011).
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
3. PANORAMA DE MÉXICO
3.1. Uso actual
Según la Secretaría de Energía (SENER), el consumo de energía primaria en México llegó a 8,478 PJ en 2008 (SENER,
2009). La fuente principal de energía fue el petróleo, seguido del gas natural (figura 2). Las energías renovables en
México tienen una participación del 10%, en donde la hidroelectricidad representa el 4.5% y la biomasa (leña y bagazo
de caña) alcanza el 5%, mientras que la energía eólica y la geotérmica participaron con el resto.
Históricamente, se observa una participación relativa decreciente de la biomasa en el consumo nacional de energía,
aunque en términos absolutos el consumo de los bioenergéticos (leña, carbón vegetal y bagazo) permanece más o
menos constante. Un estudio reciente señala que el consumo de leña indicado en el Balance Nacional de Energía (BNE)
está subestimado debido a dos factores: a) la leña requerida para la producción de carbón vegetal no se contabiliza y
b) el consumo real de leña sería un 35% mayor al indicado por el BNE en 2008, para llegar a un total de 334 PJ/a (Masera
et al., 2010).
Figura 2. Consumo de energía primaria en México en 2008 (SENER, 2009).
La leña es consumida por alrededor de 28 millones de personas en el medio rural, principalmente para la cocción de alimentos y también para pequeñas industrias como tabiqueras, mezcaleras, panaderías y tortillerías. La figura 3 muestra
la distribución geográfica de los usuarios domésticos de leña en México; se observa que la gran mayoría se localiza en el
Centro-Sur del país. El carbón vegetal se utiliza principalmente para preparación de alimentos, y en menor proporción
en pequeñas industrias. El bagazo de caña se usa como combustible en los ingenios azucareros (Enríquez Poy, 2009).
En la actualidad, la mayoría de las tecnologías utilizadas para el aprovechamiento energético de la biomasa en el país
son ineficientes, lo que implica un desperdicio de recursos y de energía, además de generar impactos negativos en el
ambiente (Islas et al., 2007).
12
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 3. Usuarios de leña por localidad.
3.2. Potenciales
En México existe un gran potencial de recursos biomásicos para producir biocombustibles líquidos, biocombustibles
sólidos y biogás (Figura 4). En un estudio detallado sobre la disminución de emisiones de carbono en México financiado
por el Banco Mundial, donde participaron miembros de la REMBIO, se evaluó el potencial energético de las principales
fuentes de bioenergía disponibles en el país (Johnson et al., 2009). Se estimó que el potencial técnico de la bioenergía
equivale a 3,569 PJ/a, o el 42% del consumo de energía primaria en 2008.
Tipo y origen
Unidades
Cantidad
PJ/a
%
MtMS/a
101
1,515
42%
MtMS/a
26
345
10%
MtMS/a
29
431
12%
Mt/a
13
227
6%
Residuos de cultivos alimenticios y forrajeros
MtMS/a
15
114
3%
Residuos agrícolas de cosechas de cultivos dedicados
MtMS/a
8
86
2%
Residuos industriales de la industria forestal
MtMS/a
3
63
2%
Caña de azúcar para etanol
Mt/a
206
338
9%
Sorgo grano para etanol
Mt/a
—
202
6%
Aceite de palma aceitera para biodiesel
Mt/a
13
121
3%
Jatropha curcas para biodiesel
Mt/a
4
57
2%
Residuos del ganado para biogás
Mt/a
35
35
1%
—
—
35
1%
3,569
100%
Madera de manejo de bosques nativos
Madera de plantaciones de Eucalyptus
Residuos industriales de cultivos dedicados (bagazo y otros)
2
Residuos agrícolas de cosechas (RAC)
Residuos sólidos municipales para biogás
Total
Tabla 2. Potenciales de producción sostenible de biomasa para energía.
2
Los cultivos dedicados considerados en el estudio son: Jatropha curcas, palma aceitera, caña de azúcar, sorgo grano y plantaciones de Eucalyptus.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 4. Potenciales de producción sostenible de bioenergía en México, en PJ/a de energía final.
La barras en verde corresponden a biomasas sólidas, las azules a bioenergéticos líquidos y la naranja a biogás.
* Potencial técnico posible de desarrollar; CD: cultivos dedicados; RAC: residuos agrícolas de cosechas.
La madera representa el 54% del potencial total con 1,923 PJ/a, de los cuales 1,515 PJ/a provienen del manejo de los bosques nativos, mientras que 345 PJ/a podrían obtenerse si se establecen 2.9 Mha de plantaciones forestales (eucaliptos).
Para cultivos dedicados destinados a biocombustibles líquidos de primera generación el total del potencial técnico es
de 718 PJ/a, de los cuales 540 PJ/a son de etanol y 178 de biodiesel. El total del potencial de los residuos actualmente disponibles es de 341 PJ/a. Existe además un potencial de 35 PJ/a de estiércol de ganado y 35 PJ/a de residuos municipales
aptos para producir biogás. Aunque es un potencial menor, su desarrollo es muy importante porque está inmediatamente disponible y su aprovechamiento ayuda a reducir la contaminación de las aguas y la atmósfera.
Figura 5. Potencial de producción sostenible de cultivos dedicados en México.
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Es importante destacar que para estimar el potencial de cultivos dedicados, se incluyeron sólo las tierras aptas para
cada cultivo en particular, pero se excluyeron todas las tierras que a) actualmente se utilizan para la agricultura, b) están
cubiertas por bosques, selvas y otras coberturas naturales, c) pertenecen a áreas de conservación, d) son no cultivables
por tener pendientes superiores del 4 al 12%, dependiendo del cultivo, y e) necesitan riego. La figura 5 muestra que la
mayor parte de las áreas con potencial para establecer cultivos dedicados se encuentra en las tierras bajas y planas de la
vertiente del golfo de México, donde la precipitación es media o alta, no es necesario el riego y hay tierras no ocupadas
por la agricultura.
Para estimar el potencial de madera de manejo sostenible, sólo se contabilizó el incremento medio anual (IMA) de los
bosques y selvas nativos, fuera de áreas de conservación, con pendientes menores al 30% y a distancias de hasta 3 km
de caminos existentes. Para esta opción existe potencial en todo el país, pero está más concentrado en las tierras altas
de la Sierra Madre Oriental, la Sierra Madre Occidental y las tierras bajas de la península de Yucatán (Figura 6).
Las productividades estimadas varían entre 1 y 4 tMS/ha/a, y para usos energéticos se consideran solamente las especies y partes de árboles no utilizables para madera de aserrío, postes y celulosa.
Figura 6. Potencial sostenible de madera para bioenergía en bosques y selvas nativas.
4. APLICACIONES DE LA BIOENERGÍA
La figura 7 esquematiza las rutas o vías de conversión de la biomasa a bioenergéticos. Se observa que diferentes rutas
permiten satisfacer múltiples aplicaciones y diferentes usos finales, a partir de cualquier tipo o fuente de biomasa. Los
recuadros de la parte superior del gráfico representan las principales tecnologías de conversión actualmente maduras.
Otras tecnologías en desarrollo son: torrefacción, síntesis Fischer-Tropsch (FT), hidrólisis enzimática de lignocelulosa
(para más detalles sobre estos aspectos consultar el CT2 Biocombustibles Avanzados [Sandoval, 2010]).
Los cultivos ricos en azúcares y almidones pueden ser utilizados como materia prima para producir etanol vía fermentación. Los cultivos ricos en aceites y las grasas de origen animal pueden utilizarse como materia prima para producir
biodiesel. El etanol y el biodiesel se utilizan para la sustitución parcial o total de gasolina y diésel en los vehículos automotores.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 7. Principales rutas y tecnologías de conversión de la biomasa a energía útil.
De la biodigestión anaeróbica de residuos orgánicos se puede obtener biogás, y gas de síntesis por medio de la gasificación térmica de biomasa. Ambos pueden generar calor, electricidad o cogenerar calor y electricidad a la vez. Además,
del gas de síntesis puede obtenerse gasolina o diésel mediante el proceso FT.
Existen también aplicaciones rurales para la biomasa, como la leña que se utiliza principalmente en la generación de
calor para la cocción de alimentos. La forma tradicional de hacerlo se basa en tecnologías rudimentarias como el fogón
de tres piedras, por lo que se han desarrollado tecnologías que mejoran la eficiencia de su uso, llevando a mejoras en la
calidad de vida de los habitantes rurales. En el sector rural también se usa la leña para producir carbón vegetal a partir
de un proceso de pirólisis que genera un combustible de menor peso y mayor contenido energético.
La leña, los residuos agrícolas y algunos residuos sólidos municipales pueden utilizarse con la tecnología de combustión
directa para la generación de calor, electricidad o cogeneración a mediana y gran escala. Algunas de estas materias
primas requieren tratamientos previos como reducción de tamaño, secado o transformación a pellets. A continuación
se detallan las aplicaciones más relevantes en el contexto de México.
4.1. Biocombustibles líquidos para el transporte (bioetanol y biodiesel)
Se espera que el sector transporte aumente su demanda en un 60% a nivel global en el año 2030. Como sustitutos de la
gasolina y el diésel están el bioetanol y el biodiesel, que pueden mitigar las emisiones de GEI y contribuir a la creación
de empleos y al desarrollo del sector rural. Estos biocombustibles podrían alcanzar el 12% de la demanda energética del
sector transporte en los países desarrollados y el 8% en los países en desarrollo (Fischer et al., 2009).
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
4.1.1. Bioetanol
El alcohol etílico o etanol puede obtenerse químicamente a partir del etileno, un producto de la refinación del petróleo
y del etano, un constituyente del gas natural; o bioquímicamente a través de azúcares fermentables, derivados del
azúcar, almidón, celulosa y polisacáridos; este último es etanol de origen biológico o bioetanol (Figura 8). Se utiliza el
etanol hidratado en automóviles flex-fuel y el etanol anhidro en mezclas del 5% al 85% en volumen con gasolina, en
motores convencionales. En mezclas E5 y E10 substituye a oxigenantes y antidetonantes como el MTBE y el TAME.
Figura 8. Materias primas para bioetanol.
Situación mundial
Datos de la Asociación de Combustibles Renovables (RFA, por sus siglas en inglés) señalan que la producción mundial de
etanol se incrementó de 17,000 Ml en el año 2000 a 65,614 Ml en 2008 (RFA, 2009). Las dos materias primas más utilizadas son el maíz y la caña de azúcar (alrededor del 90% del total); Estados Unidos y Brasil son los mayores productores.
El resto proviene de China y Europa, donde se obtiene de trigo, maíz y remolacha azucarera.
Situación en México
Al año 2011, México no produce etanol anhidro para combustible, a pesar de que el potencial técnico es de 20,000 Ml/a
a partir de caña y de 3,740 Ml/a a partir de sorgo grano (ver Capítulo 3). El etanol hidratado (96°) para bebidas, cosméticos y medicamentos se obtiene de la melaza de caña de azúcar. Según la Unión Nacional de Cañeros (UNC), en la
zafra 2008/2009 se obtuvieron 1.49 Mt de melaza, de las cuales el 3.6% se destinó a la fabricación de 14.5 Ml de etanol
(UNC, 2009) y el resto se exportó principalmente a los EE.UU. Con la melaza exportada se podrían producir 399 Ml de
etanol/a. En México hay una planta de etanol de maíz (Destilmex), que no opera porque no hay excedentes nacionales
de maíz –como es requerido por la ley– y porque el precio fijado por Petróleos Mexicanos (PEMEX) no compensa el
costo de producción.
Tecnologías de producción y aspectos de sustentabilidad
El etanol de primera generación se obtiene por fermentación de azúcares o almidones (previamente hidrolizados),
con un rendimiento máximo del 54% en peso. Esta tecnología está bien establecida pero requiere mucha energía en la
etapa de destilación, que en el caso de caña de azúcar se puede obtener del bagazo; pero si se utilizan granos o cultivos
azucarados no fibrosos, debe obtenerse de otra fuente. Los costos de producción del etanol de primera generación se
encuentran entre 14.8 y 31.8 USD/GJ (tabla 3). El principal componente es el costo de la materia prima (45% al 70% del
total). El etanol de caña de azúcar producido en Brasil tiene el costo de producción más competitivo, por el bajo costo
de producción de caña, sumado al desarrollo de tecnologías y sistemas de gestión eficientes iniciado en el decenio de
1970, lo que ha permitido reducir los costos de producción industrial.
17
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
En cuanto a la mitigación de GEI por el uso de etanol de primera generación como sustituto de la gasolina, se ha tenido
un debate muy extenso y se han realizado un gran número de evaluaciones de ciclo de vida. En general los resultados
demuestran que el etanol de azúcares puede tener alta mitigación, aunque esto depende mucho de factores como
el cambio en el uso de suelo, las prácticas agrícolas y los combustibles empleados en el procesamiento industrial. En
cambio, el etanol de almidones (como el maíz) tiene mitigación baja y hasta negativa en algunos casos, por lo cual su
uso puede generar más emisiones que las de la gasolina que substituye (tabla 3).
Las tecnologías de segunda generación, a partir de materiales lignocelulósicos se basan en la conversión de la hemicelulosa y celulosa de la biomasa en azúcares fermentables. Permiten usar una mayor variedad de materias primas no
alimenticias como rastrojos, residuos de madera, pastos de crecimiento rápido, etc. El uso de residuos evita el uso de
tierras agrícolas, no compite con la producción de alimentos y genera menores emisiones de GEI en su ciclo de vida.
Sin embargo, estas tecnologías están todavía en desarrollo y tienen costos altos, no competitivos con los de primera
generación, con alta participación (35% a 50%) de costos de capital (IEA, 2011).
Materia prima
Origen
Estatus de la
tecnología
Caña de azúcar,
Costo de
producción
(USD/GJ)
Rendimiento
(l/ha)a
Mitigación
de GEI*a
Biomasa rica en
sorgo dulce,
azúcares
remolacha azucarera
Bien establecida
14.8- 31.8b
4,000-4,900
20% a 110%
Biomasa rica en
Maíz, trigo, sorgo grano
almidones
Bien establecida
17.5-40.7a
2,600
-(10%) a 80%
76.4a
3,100
50% a 120%
Biomasa rica en
celulosa y
lignocelulosa
Residuos agrícolas, de
bosques, de aserradero, de
papel; madera y pastos de
crecimiento rápido
En desarrollo
Tabla 3. Recursos, tecnologías, costos (USD/GJ), uso de tierra y mitigación de GEI para la obtención de etanol.
* Mitigación evaluada en el ciclo de vida con respecto a la gasolina (que incluye la producción agrícola, transportes,
procesamiento industrial y distribución). Los valores negativos significan que se tienen emisiones en lugar de mitigación.
Los valores mayores a 100% indican que además de mitigación hay captación de carbono, a (IEA,2011), b (Chum et al, 2011).
4.1.2. Biodiesel
El biodiesel es una mezcla de esteres metílicos de ácidos grasos que puede sustituir al diésel y se obtiene de la reacción
de aceites vegetales o grasas con metanol. Como subproducto se obtiene glicerina. El biodiesel es usado principalmente en Europa en mezclas con diésel al 5% o 20% (B5, B20) o como biodiesel puro (B100). En Brasil y Argentina se utiliza
el B5 como mezcla obligatoria.
Situación mundial
La producción de biodiesel se incrementó de 1,000 Ml en el año 2000 a 11,000 Ml en 2007. Alrededor de la mitad de
la producción global de biodiesel proviene de Europa, mientras que el resto se divide entre Estados Unidos, Brasil,
Argentina, Malasia e Indonesia, entre otros. Las materias primas más utilizadas son aceites de colza, soya, girasol y
palma aceitera.
18
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Situación en México
En México hay dos experiencias de producción de biodiesel a escala industrial (ver CT1 La bioenergía en México: estudios
de caso [Prehn y Cumana, 2010]):
Biocombustibles Internacionales SA de CV, en Nuevo León, tuvo durante varios años una planta de
50,000 l/d a partir de sebo de res y aceites vegetales usados. El biodiesel era utilizado por PEMEX Refinación como aditivo para la lubricidad del diésel de ultra bajo azufre. Desafortunadamente la planta fue
cerrada en meses recientes debido a que PEMEX Refinación decidió dejar de comprar biodiesel como
lubricante. Esto habla de la dificultad de armar proyectos a largo plazo en el país cuando no se tiene un
marco institucional sólido o coherente entre las distintas instancias gubernamentales.
Chiapas Bioenergético tiene dos plantas de biodiesel a partir de aceite de palma africana y de aceites
vegetales usados (Tuxtla Gutiérrez con 2,000 l/d y Puerto Chiapas con 28,000 l/d), y propone establecer
20,000 ha de Jatropha curcas para el año 2012. Ese biodiesel se utiliza en mezclas B5 y B20 en 40 vehículos de transporte público de Tuxtla Gutiérrez y Tapachula.
Recientemente se ha discutido la posibilidad de producir y utilizar bioturbosina en nuestro país. Aeropuertos y Servicios Auxiliares en México (ASA) realizó una serie de talleres llamados “Plan de vuelo hacia los biocombustibles sustentables de aviación en México” para discutir esta posibilidad. En ellos se establecieron las metas de sustituir el 1% de la
producción actual de turbosina para 2015 (40 Ml/a) y el 15% para 2020 (más de 700 Ml). Las posibles materias primas
serían los aceites de Jatropha, higuerilla y algas, y la bioturbosina se producirá por medio de un proceso llamado “hidrocraqueo” (Figura 9). En abril de 2011 se llevó a cabo el primer vuelo demostrativo con bioturbosina producida a partir
de aceite de Jatropha cultivada en Chiapas y en julio el primer vuelo comercial (REM, 2011).
Figura 9. Materias primas para biodiesel.
Tecnologías y aspectos de sustentabilidad
La tecnología para producir biodiesel de primera generación está bien establecida. El proceso inicia generalmente con
la extracción del aceite por medios mecánicos (prensado), químicos (por solventes) o por una combinación de éstos.
Después, el aceite se transesterifica con metanol en presencia de un catalizador para formar biodiesel y glicerina. Las
materias primas más empleadas son la soya, colza, girasol, palma aceitera, aceites vegetales usados y grasa animal.
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
El costo de producción va de 4.2 a 50 USD/GJ, y la materia prima representa el costo principal. La mitigación de GEI
con respecto al diésel varía entre 20% y 80%, de acuerdo a las prácticas agrícolas y a los combustibles utilizados en el
procesamiento industrial.
El biodiesel de segunda generación es una tecnología en desarrollo que utiliza como materia prima cualquier tipo de
biomasa vegetal. El proceso biomasa a líquido (del inglés biomass to liquid [BtL]) o FT implica la gasificación para obtener un gas de síntesis rico en hidrógeno y monóxido de carbono que es catalíticamente convertido en una gran variedad
de hidrocarburos líquidos, entre ellos el diésel sintético o diésel verde (IEA, 2011). El biodiesel de tercera generación
podría obtenerse de microalgas que producen aceite. Estas algas tienen un alto potencial productivo, pueden desarrollarse en tierras no cultivables y crecen en agua fresca, salada y de desecho. Su cultivo requiere alta insolación, disponibilidad de agua y nutrientes (IEA, 2011).
Materia prima
Origen
Soya, colza, girasol, palma
Aceites vegetales
aceitera, aceites vegetales
y grasas
usados, grasa animal
Residuos agrícolas,
Biomasa rica en
de bosques, de aserraderos, de
celulosa y
papel; madera y pastos
lignocelulosa
de crecimiento rápido
Microalgas
Microalgas
Costo de
producción
(USD/GJ)
Rendimiento
(l/ha)a
Mitigación de
GEI*a
4.2-50c
700-3,600
20% a80%
En desarrollo
(BtL)
38.8a
3,100
50% a 120%
En desarrollo
28.8-190b
100,000b
—
Estatus de la
tecnología
Bien
establecida
Tabla 4. Recursos, tecnologías, uso de tierra, costos (USD/GJ) y mitigación de GEI para la obtención de biodiesel.
* Mitigación evaluada en el ciclo de vida con respecto al diésel de petróleo (que incluye la producción agrícola, transportes,
procesamiento industrial y distribución), a (IEA, 2011), b (Campbell et al., 2011), c (Chum et al., 2011).
4.1.3. Certificación de la sustentabilidad de los biocombustibles líquidos
Debido a los riesgos a la sustentabilidad que podría presentar la producción de biocombustibles si no se hace de manera correcta, se han desarrollado diversas iniciativas para certificar los biocombustibles líquidos producidos de manera
sustentable; entre ellos el RSB3 y el GBEP4 , que fijan principios y criterios como: conservación de la biodiversidad, no
deforestación, mitigación de GEI, buen uso de los recursos hídricos, respeto a los derechos humanos y de los trabajadores, entre otros. En México la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) está desarrollando
la norma voluntaria NMX para la certificación de la producción de biocombustibles líquidos de origen vegetal basada
en los principios de RSB.
4.2. Biocombustibles gaseosos
De la biomasa pueden obtenerse mezclas de gases combustibles (CH4, CO, H) por diferentes vías. Estas mezclas contienen CO2, que es un gas no combustible, por lo cual su poder calorífico es inferior al del gas natural. Sin embargo, tienen
aplicaciones interesantes en la generación de vapor y electricidad, como combustible doméstico, y eliminando el CO2
pueden substituir directamente al gas natural.
3
4
http://rsb.epfl.ch/
http://www.globalbioenergy.org/
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
4.2.1. Biogás
El biogás es una mezcla conformada principalmente por CH4 (50%-70%) y CO2 (25%-40%), que se genera por el proceso biológico de biodigestión anaerobia, que consta de una serie de reacciones bioquímicas en la que residuos orgánicos
son degradados o consumidos por un conjunto de microorganismos. La acción de los microorganismos produce calor,
mismo que se usa para mantener el proceso en su temperatura ideal (35 C). En el proceso también se generan efluentes
líquidos y sólidos que pueden ser utilizados como fertilizante orgánico.
Componente
Concentración
Metano (CH4)
50-75 %(vol)
Dióxido de carbono (CO2)
25-45 %(vol)
Vapor de agua (H2O)
2-7 %(vol)
Ácido sulfhídrico (H2S)
20-20.000 ppm
Nitrógeno (N2)
< 2 %(vol)
Oxígeno (O2)
< 2 %(vol)
Hidrógeno (H2)
< 1 %(vol)
Tabla 5. Gases presentes en el biogás.
Situación mundial
Las mayores aplicaciones del biogás se han dado en China, India y Europa. China desarrolló un programa que inició en
los años setenta con un resultado de más de 7 millones de digestores, aunque sufrió de varias fallas (Boyle et al., 2004).
Una iniciativa posterior con mejor tecnología e infraestructura logró la instalación y operación exitosa de 5 millones de
biodigestores domésticos hasta mediados de los años noventa. En India se instalaron 2.8 millones de biodigestores y
se identificó un potencial para instalar 12 millones más (Boyle et al., 2004). En Europa en 2010 se tenía una capacidad
instalada de 2,300 MWel en plantas de biogás, mismo que se espera aumente en 1,700 MWel en los próximos cinco años
(Ecoprog/Fraunhofer UMSICHT, 2010).
Situación en México
La SENER considera que existe un potencial de 3,000 MW para generación de energía eléctrica con biogás proveniente
de la recuperación y aprovechamiento del metano a partir de residuos animales, residuos sólidos urbanos (RSU) y tratamiento de aguas negras (SENER, 2010). En 2010 existían en México, 721 biodigestores, de los cuales 367 en operación
y 354 en construcción (FIRCO, 2011). De éstos, 563 biodigestores son financiados bajo el esquema del Mecanismo de
Desarrollo Limpio (MDL), 154 con apoyo del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) y 4 biodigestores a través de la
Iniciativa Metano a Mercados. El 8% de las granjas porcícolas cuentan con biodigestores, de los cuales el 20% dispone
de motogeneradores con 70% en funcionamiento. La potencia total instalada es de 5.7 MWel.
Para el aprovechamiento de biogás obtenido a partir de rellenos sanitarios, una de las experiencias más importantes
en México es la de Bioenergía de Nuevo León, la primera a nivel nacional. El sistema está compuesto de 7 motogeneradores de 1 MW cada uno. La planta fue diseñada de manera modular para permitir futuras adiciones de capacidad.
Cualquier biomasa húmeda y desmenuzada se puede degradar anaeróbicamente con facilidad. Las fuentes más comunes de biogás son substratos agropecuarios y rellenos sanitarios.
21
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Biodigestores para sustratos agropecuarios: son depósitos donde se lleva a cabo la biodigestión de biomasa en ausencia
de oxígeno. Las materias primas son: excrementos (purín y estiércol) de cerdo y de res, residuos de las cosechas, lodos
de estaciones depuradoras de agua, entre otros. Los digestores varían su tamaño en un rango desde 1 a 10 m3 para
pequeñas granjas hasta más de 1,000 m3 para grandes instalaciones (Boyle et al., 2004). También existen biodigestores
lagunares, que se utilizan ampliamente en granjas.
En un digestor bien manejado se pueden producir de 200 a 400 m3 de biogás por tonelada de materia fresca (tMF),
aunque este valor varía mucho de acuerdo con la naturaleza de la materia prima digerida. En Europa se ha probado con
múltiples desechos en el mismo digestor (codigestión). La unidad que se utiliza comúnmente es la “unidad ganadera”,
que equivale a 500 kg de peso vivo del animal y permite comparar los rendimientos de biogás de distintos tipos de animales. Una unidad ganadera produce entre 400 y 500 m3 de biogás al año. El biogás puede ser mejorado a biometano,
un gas con calidad equivalente a la del gas natural, que puede ser mezclado con este último y ser usado en vehículos.
Purin
cerdo
Purin
vacuno
Estiércol
cerdo
Estiércol
vacuno
Ensilado
de maíz
Generación de biogás (m3/tMF)
19
22
94
81
240
Energía térmica (kWh/tMF)
94
132
564
486
1,440
Electricidad (kWh/tMF)
38
53
226
194
576
Materias primas
Tabla 6. Productividad de biogás para diferentes materias primas.
Poder calorífico medio = 6 kWh/m3 de biogás; eficiencia de conversión a electricidad = 40%.
Rellenos sanitarios: en este caso el biodigestor es el relleno en sí, donde la extracción del biogás se lleva a cabo mediante
la perforación de pozos verticales. El biogás es conducido mediante una red superficial de tuberías. La digestión es más
lenta que en los biodigestores agropecuarios y pueden requerirse semanas o hasta años para su degradación completa.
Los rendimientos (en toda la vida del relleno) varían de acuerdo a la composición de los desechos, pero teóricamente
está en el rango de 150-300 m3 de biogás/t de desecho (Boyle et al., 2004). El gas generado se utiliza para la producción
de electricidad por medio de motores de combustión interna y con turbinas de gas.
El biogás puede ser utilizado en celdas de combustible5, sin embargo, la tecnología se encuentra aún en desarrollo (Pérez
et al., 2008).
Tecnologías y aspectos de sustentabilidad
La biodigestión es una alternativa para disminuir o eliminar flujos de materia orgánica proveniente de establos, granjas
y residencias humanas hacia los cuerpos de agua, evitando problemas sanitarios y de contaminación. También representa oportunidades de ahorro económico para los productores agropecuarios, ya que se pueden utilizar los efluentes
sólidos y líquidos de la digestión como fertilizantes (Figura 10). Si el biogás se utiliza como energético, se generan calor
y electricidad evitando el uso de combustibles fósiles y los costos correspondientes. Además crea empleos, ya que se
estima que por cada TWh se generan 560 puestos de trabajo (Lovrencec, 2010).
Las celdas de combustible son dispositivos electroquímicos capaces de convertir directamente la energía de la oxidación de un combustible por un
oxidante, en energía eléctrica, liberando agua y calor.
5
22
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 10. Relleno sanitario Prados de la Montaña: captación y quema de biogás; modelo de biodigestor.
El uso de biogás para generación eléctrica mitiga emisiones GEI en un rango del 30% al 90% en comparación con una
referencia de generación con combustibles fósiles (80% carbón y 20% gas natural) (Schubert et al., 2009). El costo de
cogeneración con biogás se encuentra en un rango de 3 a 10 USDcts/kWh (Chum et al., 2011).
4.2.2. Gas de síntesis
El proceso de gasificación convierte materiales que contienen carbono en un gas, llamado gas de síntesis, compuesto
principalmente de monóxido de carbono e hidrógeno. Este gas puede utilizarse para la generación de calor o electricidad, la producción de diésel sintético, metanol o hidrógeno que puede ser utilizado en celdas de combustible. Esta
es una tecnología dirigida al aprovechamiento de combustibles de desecho con un bajo valor comercial y que además
puede funcionar con una amplia gama de materias primas.
Situación mundial
Actualmente la gasificación de biomasa tiene una capacidad instalada de 1.4 GWth en aplicaciones industriales, cocombustión y cogeneración (Chum et al., 2011). Muchos países europeos, Canadá y Nueva Zelanda, han desarrollado
plantas comerciales y demostrativas, desde pequeña escala (< 1 MW) hasta media escala (100 MW). En particular destacan países como Alemania, Holanda y Suecia donde se construyen las plantas con las más altas potencias instaladas
(eléctricas y térmicas) (Knoef et al., 2007).
Situación en México
En México sólo se tiene documentada una experiencia de gasificación a nivel experimental, la cual se encuentra en el Instituto de Ingeniería de la UNAM, la planta está diseñada para funcionar con diversos tipos de biomasa (Masera et al., 2006).
Tecnologías y aspectos de sustentabilidad
En la gasificación se somete la biomasa a altas temperaturas, con una cantidad limitada de O2. El resultado es un gas
con un alto contenido calorífico, llamado gas de síntesis o syngas (normalmente formado por 20% de CO y 17% de
H). La eficiencia del proceso varía entre 40 y 70% (porcentaje de la energía que originalmente estaba contenida en la
biomasa y que después del proceso está contenida en el gas). En algunos casos se realiza además una limpieza del gas.
Comúnmente en los sistemas de gasificación a pequeña escala (< 300 kW) el gasificador se acopla a motogeneradores
eléctricos, motobombas, compresores; mientras que a mediana escala (300-4,000 kW), se hace viable la cogeneración
de electricidad y calor. Para emplear el syngas en vehículos se requiere su conversión a combustibles como el metanol,
diésel (a partir del proceso FT). El hidrógeno puede ser separado y utilizado en celdas de combustible (Masera et al., 2006).
23
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Una aplicación a gran escala es la gasificación integrada a ciclo combinado (IBGCC, por sus siglas en inglés). Esta tecnología consiste en limpiar el gas que sale del gasificador y quemarlo en una turbina de gas, donde se produce electricidad.
El calor de los gases de escape se recupera en una caldera (HRSG, por sus siglas en inglés), donde se genera vapor que
se usa en una turbina para la generación de electricidad. Una parte del gas de escape de la turbina se deriva a la unidad
de separación de aire (ASU, por sus siglas en inglés), para ser inyectado nuevamente al gasificador.
Tecnología
Materia prima
Costo de producción
(USDcts/kWh)
Gasificación, pequeña y mediana escala
Residuos sólidos municipales
3.3-9.4
Gasificación, pequeña escala
Madera/residuos agrícolas
10.0-14.0
Gasificación, pequeña y mediana escala
Pellets de madera
5.0-13.0
Tabla 7. Costos de la generación eléctrica con gasificación. (Chum et al., 2011).
Los sistemas de gasificación para generar energía tienen ventajas ambientales como la mitigación de GEI, principalmente cuando la biomasa utilizada está conformada por residuos. De igual forma, los sistemas de gasificación pueden
reducir las emisiones de azufre, ya que es posible retirarlo antes del proceso de combustión. Los costos de producción
de electricidad con gasificación se presentan en la tabla 7.
4.3. Biocombustibles sólidos para aplicaciones residenciales y comerciales
En México son dos los biocombustibles sólidos más utilizados en el sector residencial y comercial: el carbón vegetal y la
leña. A continuación presentamos un panorama general de cada uno de ellos.
4.3.1. Carbón vegetal
El carbón vegetal se produce con madera proveniente de varias fuentes incluyendo leña de cambios de uso del suelo,
del manejo de la regeneración de árboles como el encino y otros en bosques naturales y de plantaciones forestales
(Figura 11). Alrededor del 20% del peso original de la madera se convierte en carbón vegetal, mientras que el resto de la
masa es liberada en forma de vapor y gases; así el carbón vegetal tiene alrededor del doble del contenido energético y
sólo una cuarta parte del peso de la madera original, lo que hace más fácil su transportación y almacenaje.
Figura 11. Horno de tierra tradicional para producir carbón vegetal;
producción y almacenamiento de carbón para venta.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Situación mundial
La producción de carbón vegetal se incrementó a nivel global en un 50% entre 1989 y 2008, África y América del Sur
son los principales consumidores con alrededor del 50 y 30% del total de la producción respectivamente (FAO, 2010).
Debido a que el carbón vegetal se usa principalmente para la cocción de alimentos, la migración del sector rural hacia
las zonas urbanas en África ha contribuido al aumento de su uso, ya que es más fácil de transportar que la leña, además
de ser una fuente importante de ingresos para poblaciones rurales y periurbanas (FAO, 2010).
Situación en México
En México, el carbón vegetal es un producto de origen rural que se comercializa en los centros urbanos. El uso rural del
carbón es casi inexistente. Se estima un consumo anual de 650,000 t, equivalentes a casi 3.2 Mt de leña (4.3 Mm3), colocando al carbón como el segundo producto forestal maderable, sólo después de la leña. Esta estimación del consumo
es 10 veces mayor que la producción legal, reportada por la SEMARNAT en el Anuario Forestal Nacional de 2005, lo que
indica que el 91% del carbón consumido en México se produce sin autorización de la SEMARNAT (SEMARNAT 2006,
tabla 8).
Alrededor del 68% del consumo lo realiza el sector residencial en forma muy esporádica, para la cocción de alimentos
asados. El otro sector consumidor es el de venta de alimentos preparados, con 32% de la demanda estimada (tabla 8).
Se calcula que alrededor del 70% de las familias urbanas (11 millones de familias) usan carbón. Este energético también
se usa en pequeñas industrias, pero su consumo no ha sido cuantificado. El consumo de carbón tendrá un incremento
en México debido a que la población urbana sigue creciendo. Se estima que en el año 2024 el consumo anual será de
792,000 t (Masera et al., 2010). La exportación de carbón llega a sólo 29,100 t/a (SEMARNAT, 2006).
SEMARNAT
Anuario Nacional Forestal, 2006
Masera et al., 2010
Sector comercial en 2005 (Mt/a)
Sin datos
0.21
Sector residencial en 2005 (Mt/a)
Sin datos
0.44
Consumo total de carbón en 2005 (Mt/a)
0.06
0.65
Leña equivalente al carbón consumido (MtMS)
0.29
3.19
Consumo de carbón vegetal por sector
Tabla 8. Consumo de Carbón Vegetal en México según sectores y fuente.
La demanda de carbón se concentra en las grandes ciudades del norte y centro del país, como la Ciudad de México y
Monterrey, con consumos anuales de entre 50 y 130 mil toneladas; así como Mexicali, Tijuana, Ciudad Juárez, Chihuahua, Hermosillo y Guadalajara, con consumos anuales de entre 13 y 55 mil toneladas (figura 12, Masera et al., 2010). La
materia prima usada para producir carbón es leña con peso específico medio y alto, que proviene de bosques nativos
y desmontes de acahuales para agricultura o ganadería. El Anuario Forestal Nacional reportó para 2005 que el 42% de
la leña para carbón provino de especies comunes tropicales, 40% de encinos y 18% de otras latifoliadas. El 85% de la
producción legal se concentra en los estados de Tamaulipas, Sonora, Campeche, Durango y Jalisco (SEMARNAT, 2006).
La producción de carbón es muy importante en términos económicos, ya que tiene un valor de casi 5,500 Mdp/a, equivalente a 260 mil salarios mínimos anuales. En las zonas rurales, por producción de carbón se genera el equivalente a
30 mil empleos directos permanentes, y se estima que el empaque y comercialización generan 100 mil empleos permanentes.
25
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 12. Consumo de carbón vegetal en México por localidad en 2010.
Tecnologías y aspectos de sustentabilidad
El carbón vegetal se produce fundamentalmente en hornos tradicionales de tierra, que tienen eficiencia del 12 al 20%
del peso seco de la leña en la transformación de ésta a carbón. Para cubrirlos, se usa hojarasca de vegetación natural,
que al quemarse reduce el aporte de nutrientes y materia orgánica a los suelos. Además, se provocan daños a la salud
de los productores, por inhalación de gases tóxicos y exposición a altas temperaturas.
Se estima que las emisiones de CO2e por la producción de carbón en México son de 5.7 Mt/a, sobre la base de que toda la
leña proviene de aprovechamiento no renovable. Sin embargo, este valor deberá precisarse con información del origen
de la leña con que se produce el carbón. Sobre la base de que el 80% de la leña se extrae de bosques y selvas bajo un
esquema de no renovabilidad, las emisiones netas de la producción y uso de carbón serían de 4.6 Mt de CO2e/a.
El carbón vegetal es un biocombustible de gran importancia por ser el segundo producto forestal en México por su volumen consumido, por la tendencia de aumento en su demanda y por ser generador de empleos rurales. Sin embargo,
el hecho de que la mayor parte de la producción nacional no provenga de recursos forestales con programa de aprovechamiento, indica que su renovabilidad podría no estar asegurada. Para evitar este problema se recomienda que se
faciliten los procedimientos para formular planes de manejo para aprovechamiento de carbón, así como los trámites
para obtener las autorizaciones. Por otra parte, el uso de hornos de tierra tiene impactos negativos en las condiciones
de salud y trabajo de al menos 30 mil productores rurales, por lo que se recomienda que las instituciones del sector rural
se planteen un programa de fomento del uso de hornos mejorados.
Hornos mejorados
Las tecnologías mejoradas para producir carbón usadas en México son: hornos de ladrillo (Rabo Quente , Media Naranja, Colmena y Colina), hornos metálicos (TPI e INIFAP) y hornos de fosa o trinchera (Figura 13). El uso de hornos Rabo
Quente, hornos de Colina y hornos metálicos ha sido promovida por la CONAFOR. Los hornos de fosa han sido adoptados espontáneamente entre productores privados.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 13. Hornos mejorados para producir carbón vegetal.
El uso de hornos mejorados para producir carbón logra ahorros de leña del 25 al 50% con respecto a los hornos tradicionales, debido a que su conversión de leña a carbón en peso va del 25 al 35%. Además, ofrecen otros beneficios a los
productores como son menores costos de producción con importantes aumentos en sus ingresos, mejora en las condiciones de salud y trabajo, y se evita la quema de hojarasca.
4.3.2. Leña para uso residencial
Los usos finales más difundidos de la leña dentro del sector residencial son la cocción, la calefacción y el calentamiento
de agua. En los países en desarrollo estos usos se satisfacen normalmente mediante fogones abiertos, que aunque
versátiles y accesibles a todos los consumidores, tienen una eficiencia energética muy baja y se traducen en altos consumos del recurso. Asimismo, los fogones abiertos causan altos niveles de contaminación en interiores de las viviendas
y también emisiones considerables de gases de efecto invernadero. La leña proviene normalmente de árboles y arbustos localizados tanto en bosques naturales como en áreas agrícolas aledañas a los poblados. Adicionalmente a la leña,
es común la utilización de residuos agrícolas (como los olotes) e incluso el estiércol. En muchos países industrializados
el uso de leña también es muy amplio, particularmente para la calefacción de los hogares; en estos casos se utilizan
calentadores y estufas más sofisticadas que cuentan con control de emisiones y otros aditamentos para minimizar la
contaminación de interiores. Más adelante se hará el análisis del uso tradicional de la leña, ya que es el más relevante
para el caso de México.
Situación mundial
Se estima que aproximadamente 2 mil 500 millones de personas en el mundo, especialmente en los países en desarrollo, requieren de leña para la cocción de alimentos (tabla 9). El mayor número de usuarios de leña se concentra en África
y Asia y su uso como porcentaje del consumo de energía total aumenta en los países más pobres (FAO, 2010). Todas las
zonas rurales del mundo presentan un uso intensivo de la leña. El consumo global de leña ha aumentado levemente en
las últimas 2 décadas, como resultado de un balance entre el aumento de la población consumidora en los países más
pobres y la penetración de otros combustibles domésticos como el gas LP y el queroseno en los sectores urbanos de
países como India y China.
El uso de fogones tradicionales está asociado a efectos negativos como la contaminación y la no sustentabilidad en
el uso de la leña. Debido a que la combustión de la leña es incompleta e incontrolada, se genera una gran cantidad de
partículas y gases (entre ellos hidrocarburos aromáticos policíclicos, óxido nitroso y monóxido de carbono) que afectan
la salud de los usuarios. Se estima que el uso de fogones resulta en 1.6 millones de muertes prematuras cada año, inclu27
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
yendo 900 mil niños menores de 5 años (ver CT3 Estufas de leña, Díaz et al., 2011). La sustentabilidad del uso de la leña
puede verse afectada cuando la extracción de madera es mayor que la regeneración natural, lo que puede contribuir a
la deforestación.
Región/país
N. de personas (millones)
Población (%)
575
76
4
3
India
740
69
China
480
37
Indonesia
156
72
Resto de Asia
489
65
Brasil
23
13
Resto de Latinoamérica
60
23
2,528
52
África Subsahariana
Norte de África
Mundo
Tabla 9. Número estimado de personas que dependen de la biomasa para
la cocción de alimentos en países seleccionados (FAO, 2010).
Para reducir los impactos asociados al uso tradicional de la biomasa se han desarrollado estufas de leña (Díaz et al.,
2011) que pueden entregar la misma cantidad de energía térmica pero con mucha menor demanda de leña que con los
fogones tradicionales. Estas tecnologías además permiten reducir las emisiones de gases contaminantes, disminuir la
presión sobre los recursos leñosos y contribuir al mejoramiento económico de los usuarios.
La tecnología y enfoques de difusión y monitoreo de las estufas de leña han tenido un desarrollo muy importante en
estos últimos 10 años, en los que se han generado o creado nuevos diseños basados en optimización del proceso de
combustión y transferencia de calor, gasificación en pequeña escala e incluso aplicaciones que utilizan el efecto termoeléctrico para generar electricidad y calor simultáneamente (Díaz et al., 2011). Algunas estufas que ya se difunden
comercialmente, como las Turbococinas, reportan emisiones de contaminantes menores a las estufas de gas LP. El enfoque de los programas de estufas eficientes también ha cambiado, de estar centrados en evitar la deforestación, ahora
se concentran en reducir los efectos en la salud y emisiones de GEI (García-Frapolli et al., 2010). Existe actualmente una
iniciativa global6 para instalar 100 millones de estufas eficientes (mayormente de leña) de aquí al año 2020, más una
serie de programas nacionales sobre el mismo tema.
Situación en México
Se estima que en México alrededor de 28 millones de personas dependen de la leña para satisfacer sus requerimientos
energéticos para cocción, calefacción y otras necesidades (Masera et al., 2006). La leña también se usa en pequeñas
industrias rurales como tabiqueras, panaderías, talleres alfareros, entre otras. En México se consumen alrededor de 18
millones de toneladas de materia seca de leña (tMSL) (Masera et al., 2010). Se estima que la demanda de leña disminuirá muy ligeramente en el país entre el presente y el año 2024 (Masera et al., 2010). La mayor parte de los usuarios se
6
www.cleancookstoves.org
28
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
concentran en las zonas indígenas y en los municipios que corresponden a las zonas Centro y Sur de México. En estas
zonas el consumo total de leña continúa aumentando. En un análisis espacial, utilizando el modelo WISDOM (Ghilardi
et al., 2007), se ubican 18 regiones críticas por el consumo de leña en México, en la que deberían concentrarse los esfuerzos de restauración y de difusión de estufas eficientes (figura 14).
Figura 14. Zonas prioritarias por consumo de leña en México.
La derrama económica y el impacto social del uso de leña son también significativos, pues se calcula que el mercado
actual de este combustible asciende a los 12,500 Mdp/a y genera 104 millones de jornales anuales, lo que representa
417 mil empleos (Riegelhaupt, 2009).
Aspectos de sustentabilidad y experiencias en México
Asegurar la sustentabilidad del uso de leña es clave para hacer de ella un recurso realmente renovable. Si bien se puede
afirmar que su extracción no es responsable de la desforestación en nuestro país (Masera et al., 2006), existen regiones
con una gran demanda de leña que podrían contribuir a la degradación y pérdida de los recursos forestales. Se requiere entonces combinar acciones dirigidas a mejorar el abasto y a disminuir la demanda del energético, priorizando las
zonas en donde actualmente se ha ya detectado un alto impacto. Para aumentar la oferta de leña deben diseñarse
programas de manejo forestal y agroforestal multipropósito que incluyan la dimensión energética y sean apropiados a
las condiciones de los pequeños productores campesinos.
Para reducir la demanda, desde hace varios años se han ejecutado programas de estufas eficientes de leña. Como ya
mencionamos, en la actualidad se vive una revolución tecnológica a nivel internacional, por lo que se espera tener en el
futuro próximo modelos que permitan hacer de la leña un combustible compatible con un ambiente sano y limpio en
las cocinas.
En México ya se difunden estufas de leña surgidas de procesos de innovación y desarrollo tecnológico que han incluido
aspectos de diseño, durabilidad, eficiencia y aceptabilidad de los usuarios, de igual manera han considerado temas
como la difusión y monitoreo. En general, cuentan con una cámara de combustión diseñada exprofeso, con hornillas
secundarias (o área adicional de cocinado), y con una chimenea que conduce el humo y las emisiones nocivas hacia
29
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
fuera de la casa. Se cuenta con información técnica amplia y confiable de 2 modelos de estufa, datos obtenidos tanto
en condiciones de laboratorio como en condiciones de uso (en viviendas): la estufa Patsari y la estufa ONIL (Díaz et al.,
2011) (Figura 15). Estos estudios han establecido que las estufas eficientes de leña permiten reducir más del 50% del
consumo de leña, 60% de las emisiones de gases de efecto invernadero, 80% de la contaminación en interiores y 30%
del riesgo de contraer una enfermedad respiratoria con respecto a los hogares que utilizan fogones tradicionales (para
más detalles sobre estos aspectos consultar el CT3 Estufas de leña, Díaz et al., 2011).
Figura 15. Diversos modelos de estufas de leña.
Los precios de estas nuevas estufas varían en función del modelo, pero se encuentran generalmente entre 1,000 y 2,000
pesos, lo que implica tiempos de retorno de la inversión aproximadamente de 6 meses a un año para las familias que
compran el combustible. Sin embargo los precios de las estufas son altos para la mayoría de las familias rurales, por lo
que se necesitan esquemas de financiamiento o incentivos. Desde el punto de vista económico, y tomando en cuenta
los distintos cobeneficios ambientales y a la salud mencionados anteriormente, estas estufas representan una intervención extremadamente costo efectiva, con relaciones beneficio/costo de 10/1 hasta 25/1 (García-Frapolli et al., 2010).
A pesar de todas estas ventajas, los impactos de los programas de difusión de estufas de leña son todavía muy limitados
en nuestro país, debido a la baja prioridad que ha recibido el tema. Es hasta el año 2006 cuando el Gobierno Federal
lanza un Programa Nacional de Estufas Rurales con la meta explícita de mitigar los gases de efecto invernadero, y se
decide instalar 600 mil estufas en todo el país, como parte de los compromisos del Programa Especial sobre el cambio
climatico (PECC). De esta cantidad, el PECC especifica que 500 mil son responsabilidad de la SEDESOL y las 100 mil
restantes de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (SAGARPA). A la fecha, la
SEDESOL reporta poco más de 297,000 estufas instaladas, la SAGARPA 41,000 y la CONAFOR cerca de 60,000.
Actualmente decenas de organizaciones realizan la difusión de las estufas, de las cuales se han podido documentar
alrededor de 30 experiencias (Díaz et al., 2011). Dentro de los programas oficiales ha prevalecido el criterio de financiar exclusivamente la instalación de estufas, y no ha existido un criterio estricto para regular los dispositivos que se
adquieren, por lo que las cifras indicadas sobreestiman considerablemente las estufas que actualmente se encuentran
en uso. De hecho, como expresó la REMBIO públicamente hace 2 años, es urgente entender la difusión de estufas de
una manera mucho más integral, estableciendo una norma o certificación para las estufas que se adquieran con fondos
de gobierno, brindando recursos para capacitar y sensibilizar a los usuarios e incluyendo en los programas acciones de
seguimiento y evaluación para asegurar el buen funcionamiento y adopción de las estufas a largo plazo.
30
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
4.4. Biocombustibles sólidos para aplicaciones industriales
Para utilizar la biomasa en aplicaciones industriales de generación de calor y electricidad a gran escala se requiere su
combustión o gasificación para producir fluidos calientes (gases, aire, agua o vapor). Así, se puede sustituir gas natural,
petróleo o carbón por combustión directa y co-combustión en la generación eléctrica, y sustituir al coque de carbón en
la siderurgia. Estas son aplicaciones que van en aumento en el mundo y permiten una significativa mitigación de GEI.
La viabilidad de producción de biocombustibles sólidos depende del costo, la disponibilidad y transportabilidad de la
biomasa, y en muchos casos de un procesamiento previo como molienda, compresión o secado, para hacerla más homogénea, de mayor contenido energético y más fácil manejo, almacenamiento y transporte.
Situación mundial
En la actualidad los biocombustibles sólidos tienen muchos usos finales: la generación de electricidad por co-combustión directa y gasificación en centrales carboeléctricas; cogeneración de electricidad, vapor y agua caliente en plantas
industriales y plantas de calefacción distritales; calefacción y refrigeración en edificios y viviendas uni o multifamiliares.
Industrias menores como ladrilleras, caleras, panaderías, etc. usan biomasa sólida procesada para hornos, calcinadoras
y otros equipos. Siderúrgicas y plantas de silicio los utilizan como combustibles/reductores, con lo que sustituyen al
coque de carbón. Hay una decena de plantas piloto y demostrativas que gasifican pellets y otras biomasas sólidas para
producir gas de síntesis y transformarlo en productos químicos y biocombustibles sintéticos (Figura 16). Se espera que
la biomasa sólida procesada –particularmente la lignocelulósica– sea en el futuro próximo la materia prima principal
para los biocombustibles de segunda generación.
El uso de biomasa sólida para producir electricidad creció en 13 TWh/a desde el año 2000 hasta el 2008. Existe un total
de 62 países productores de electricidad a partir de biomasa, siendo Estados Unidos el de mayor participación (26%),
seguido de Alemania (15%), Brasil y Japón (ambos con 7%) (Evans et al., 2010). Se espera que la participación de la
biomasa para la generación eléctrica mundial aumente en un 175% de 2007 a 2030 (FAO, 2010). Los factores principales
de este crecimiento son: a) el desarrollo de la tecnología de producción de pellets y la conformación de un mercado
internacional, b) los incentivos a la reducción de emisiones de GEI, c) los avances en las tecnologías de co-combustión,
d) la volatilidad de precios e inseguridad del abastecimiento de gas y petróleo. Bioenergy International (2011) identificó
650 plantas de pellets en 48 países (32 de Europa, 8 de Eurasia, 6 de América Latina, 2 de América del Norte y uno de
África). La capacidad de producción es de 31 Mt/a, de la cual 13 Mt/a están en plantas grandes (mas de 100 mil t/a). El
consumo en Europa fue de 9 Mt/a en 2010, y se prevé que llegue a 15 Mt/a en 2015 y a 30 Mt/a en 2020, para cumplir con
los objetivos de la Directiva Europea de Energía Renovable.
Figura 16. Pellets de madera: de residuos a energía limpia y renovable.
31
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Situación en México
En México, a pesar de que los precios nacionales de combustóleo y gas natural están en continuo aumento, aproximándose a los internacionales, y de que existe una amplia disponibilidad de biomasa sólida, aún no se cuenta con experiencia de uso de la biomasa para generación de calor y electricidad, ni para la sustitución de combustóleo, gas natural o
coque en gran escala.
Como se discutió en el capítulo 3, en México existe un potencial de producción de biomasa forestal sostenible para energía de 1,923 PJ/a. De esta cantidad, entre 1,080 y 1,800 PJ/a –de 60 a 100 MtMS/a–, pueden provenir del aprovechamiento de residuos de madereo, aclareos y cortas sanitarias en bosques y selvas nativas. Otros 180 PJ/a –10 MtMS/a– están
disponibles como residuos de las industrias forestales y sistemas agroforestales tradicionales de roza-tumba-quema
(“huamiles” o “acahuales”). Chips y pellets de este origen tienen muy alta relación entre energía renovable obtenida por
unidad de energía fósil consumida (CIFOR, 2009). El potencial de los residuos agrícolas también es alto (ver capítulo 3),
aún si un 50% de los rastrojos queda en el sitio para reciclar materia orgánica y nutrientes en el suelo. Algunas limitaciones
a su uso son la disponibilidad estacional y dispersa, el alto contenido de cenizas y la competencia por otros usos (forrajes).
La competitividad de los combustibles sólidos se muestra en la figura 15. Aunque su poder calorífico es relativamente
bajo, su costo por unidad de energía útil entregada es mucho menor que el de coque, combustóleo, GLP y diésel, y
resulta competitivo con el carbón mineral (figura 17).
Figura 17. Poder calorífico y costos de biocombustibles sólidos y combustibles fósiles.
* Residuos del aserrado de tabla y tablones: son las secciones
que quedan a los costados del tronco después del corte longitudinal.
** Leña de bosques naturales.
Hay varias barreras que dificultan el uso de biocombustibles sólidos en México:
• Complejidad de la tramitación de autorizaciones de aprovechamiento de recursos forestales y la falta
de un marco legal para el uso de los residuos de sistemas agroforestales, agravada por la poca agilidad y
carencia de recursos de las dependencias responsables de la emisión de las autorizaciones (aunque esto
no aplica para los residuos foresto-industriales ni RAC).
• Bajo nivel de organización y capacitación de muchos de los propietarios y poseedores de los recursos
forestales (ejidos y comunidades) que dependen de los prestadores de servicios técnicos forestales para
los estudios y trámites requeridos para el aprovechamiento legal y necesitan financiamiento de intermediarios.
32
Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
• Escasos programas de apoyo financiero para las inversiones en adaptación de tecnologías.
• Falta de formas organizativas o empresas que garanticen un suministro confiable.
• Regulaciones que desalientan la generación o cogeneración de electricidad o la limitan a bajas potencias.
Tecnologías y aspectos de sustentabilidad
Las materias primas para producir biocombustibles sólidos procesados son básicamente residuos forestales, agroindustriales, y agropecuarios. También pueden utilizarse residuos sólidos de biodigestores y de plantas de tratamiento de efluentes
orgánicos o cloacales.7 Esta biomasa no es aprovechada actualmente, por falta de mercados para biocombustibles sólidos
procesados en el país.
La biomasa sólida puede ser utilizada sin procesamiento previo, como leña, aserrín o bagazo. Sin embargo, en su estado
natural tiene alto contenido de humedad (50% en el bagazo, 20% a 50% en el aserrín, 20% a 45% en la leña), es de baja densidad (0.15 t/m3 en bagazo, 0.12 t/m3 en aserrín, 0.3 a 0.5 t/m3 en la leña, 0.20 t/m3 en las pacas de paja), de bajo contenido calórico (9 a 12 GJ/t de material húmedo), y se descompone o degrada con relativa facilidad. En este estado, su aplicación para
medias y altas potencias se limita a las propias industrias que la generan como desperdicio o residuo (ingenios azucareros y
etanoleros, procesadoras de madera, plantas de celulosa) o aquellas que la tengan disponible a bajo costo y poca distancia.
No es económicamente atractivo para los grandes consumidores el transportar, almacenar y manejar un gran volumen y peso
de un combustible perecedero, heterogéneo y de bajo contenido calórico como es la biomasa no procesada.
El procesamiento de la biomasa sólida incluye: secado, reducción de tamaño, y densificación. Con ello se aumenta su poder
calorífico, densidad energética y eficiencia de combustión; se facilita su almacenamiento y manejo –que pueden ser totalmente mecanizados– y se hace viable su transporte a muy largas distancias (incluso transcontinentales)8 . El crecimiento del
mercado mundial de biocombustibles sólidos procesados ha llevado a los fabricantes de equipos de molienda, secado
y pelletizado a ofrecer equipos y plantas completas, con capacidades desde 0.1 hasta 50 t/h, que son aptos para las
más diversas escalas de producción y materias primas. La tecnología de procesamiento está madura y comercialmente
disponible, y la capacidad de producción instalada crece muy rápidamente.
En cuanto a la sustentabilidad, la generación de calor y electricidad a partir de biomasa puede contribuir a la mitigación
de GEI y a la generación de empleos (Cap.1)(Wei et al., 2010). Pero existen riesgos a la sustentabilidad, como las emisiones de gases y partículas contaminantes, mayores emisiones de GEI en caso de que la madera no provenga de bosques
manejados sustentablemente, lo cual además conlleva el riesgo de pérdida de la biodiversidad. Los costos para diferentes aplicaciones se muestran en la tabla 10.
Tecnología
Co-combustión con carbón
Combustión directa
Co-combustión con carbón
Materia prima
Madera, RAC
Madera, RAC
Pellets de madera
Costo de producción
USDcts/kWh
2.9-5.3 *
7.2-9.2 *
5.0-13.0 *
Mitigación en el ciclo de vida
(%)
—
~ 90 **
—
Tabla 10. Costos de generación eléctrica y mitigación de los biocombustibles sólidos
a gran escala (% contra referencia fósil)
*
(Chum et al., 2011).
**
(Schubert et al., 2009).
Se ha propuesto –y desarrollado en unos pocos casos– la utilización de cultivos dedicados como árboles de crecimiento rápido y gramíneas, pero su
costo es mucho mayor que el de los residuos. El “bagazo” proveniente de caña de azúcar, agave, palma aceitera, etc. es un residuo fibroso y muy húmedo;
su procesamiento es costoso por la alta demanda de energía para secado. Representa de 25% a 50% de la biomasa cosechada e industrializada de caña
de azúcar y agaves.
8
El secado combina por lo general un presecado al aire libre y un secado artificial. La disminución de tamaño se logra por desmenuzado, astillado y
molienda. La densificación se inicia por el empacado en origen (hasta 0.3-0.4 t/m3) y se completa con el pelletizado o briquetado en plantas industriales
(hasta 0.8 t/m3). Una tecnología nueva es la torrefacción, donde por calentamiento a 240 C se elimina la humedad y parte del agua químicamente ligada
a la biomasa y se la hace imputrescible, hidrófoba y fácilmente pulverizable, aumentando su poder calórico a unos 24 GJ/t.
7
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Cuadernos Temáticos sobre BIOENERGÍA
LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
5. ESCENARIOS DE BIOENERGÍA EN MÉXICO
Existen por lo menos 2 estudios recientes que presentan escenarios en los que se examina el rol futuro de la bioenergía
en detalle en México. El primero de ellos (Islas et al., 2007) establece que la bioenergía podría representar el 16% del total de la energía consumida en el país en 2030, y podría mitigar el 18% de las emisiones de CO2 en ese año. Los detalles
del estudio se presentan en Masera et al. (2006).
El segundo estudio “México: estudio sobre la disminución de emisiones de carbono” (MEDEC), coordinado por el Banco
Mundial, evaluó el potencial para reducir emisiones de GEI en México en el período 2008-2030 (Johnson et al., 2009). En
éste se contemplaron intervenciones en 5 sectores clave: electricidad, petróleo y gas, uso final estacionario de energía,
transporte, y agrícola/forestal. Se utilizó una metodología común para permitir la comparación entre todas las intervenciones. Los criterios para la selección de las intervenciones viables fueron: 1) potencial importante de mitigación de
GEI; 2) costos económicos y financieros bajos; 3) factibilidad tecnológica en el corto y mediano plazo (mediante el uso
de tecnologías maduras).
El estudio estimó que las emisiones del escenario base alcanzarán 1,137 MtCO2e en 2030 partiendo de 659 MtCO2e en
2008. En contraste, las 40 intervenciones viables que componen el escenario alternativo reducirían las emisiones en 477
MtCO2e para 2030 con respecto a la línea base. En otras palabras, según este escenario, México podría estabilizar sus
emisiones de GEI en el año 2030 con estas opciones, pero las aumentaría en un 72% si no lo hace.
Las intervenciones en bioenergía son fundamentales para lograr la mitigación esperada por el escenario MEDEC y
contribuyen con el 9.6% del total de la mitigación en 2030. Las opciones consideradas incluyen hacer más eficiente y
sostenible la producción y uso de leña y carbón vegetal, generar electricidad en gran escala y producir combustibles
líquidos para el transporte, entre otras (Figura 18). Se basan en un estudio detallado del potencial de tierras cultivables
y recursos forestales, que excluyó a las tierras hoy dedicadas al cultivo de alimentos, las áreas naturales protegidas (ver
capítulo 3) y las áreas que necesitan riego. Se les resume así:
• Estufas eficientes de leña: supone el reemplazo de fogones tradicionales de leña por estufas eficientes.
La penetración total alcanza alrededor del 70% de los hogares rurales, totalizando 3.2 millones de estufas en 2030.
• Hornos eficientes para la producción de carbón vegetal: propone el remplazo de hornos tradicionales de
tierra para la producción de carbón vegetal por hornos de ladrillo más eficientes. La hipótesis de penetración supone un total de casi 9,000 hornos eficientes en el periodo de estudio. También considera
satisfacer el 75% de la demanda de coque industrial.
• Generación eléctrica con leña: implica la construcción de 200 plantas de generación eléctrica, cada una con
potencia de 25 MW. El combustible sería leña proveniente de bosques manejados de manera sustentable.
• Co-combustión con leña para generación de electricidad: propone sustituir 20% del carbón mineral por
leña proveniente de manejo forestal sustentable en la central carboeléctrica de Petacalco.
• Cogeneración con bagazo: supone aumentar la cogeneración de electricidad y vapor de proceso en ingenios azucareros, con capacidad instalada de 2 MW al 2020.
• Biodiesel de palma aceitera: supone la construcción y operación de 21 plantas de biodiesel de aceite de
palma, con capacidad de 39 Ml/a por planta. Para esto se requiere plantar 9,000 ha/a con un total acumulado de 189,000 ha al 2030.
• Etanol de sorgo: establece la construcción y operación de 27 plantas con capacidad de 165 Ml/a por planta. Cada una consume la producción de 115,000 ha de sorgo granífero, con un total acumulado de 3.1
Mha al 2030.
• Etanol de caña de azúcar: incluye la construcción y operación de 116 plantas de etanol de caña de azúcar
con capacidad de 85 Ml/a cada una. Cada planta requiere 15,000 ha de cultivo, totalizando 1.74 Mha al 2030.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
Figura 18. Algunas de las opciones consideradas en el estudio MEDEC.
En la tabla 11 se muestran las mitigaciones anuales máximas de cada intervención y sus costos o beneficios. Las intervenciones más importantes son: generación eléctrica con leña, hornos eficientes para carbón vegetal, estufas eficientes de leña
y etanol de caña de azúcar; todas ellas con mitigaciones anuales máximas mayores a 15 MtCO2e/a. Tres de estas cuatro
intervenciones tienen beneficios económicos netos, y solamente la caña de azúcar implicaría costos netos. Las otras intervenciones de bioenergía tienen costos menores a 8 USD/tCO2e. La inversión total para todas las intervenciones asciende a
9,519 MUSD.
Mitigación
anual máxima
(MtCO2e/a)
Mitigación
acumulada
(MtCO2e)
Inversión
nueva
(MUSD)
Costo neto de
mitigación
(USD/tCO2e)
1.Estufas eficientes de leña
19.4
222
434
-2.3
2. Generación eléctrica con leña
35.1
376
4254
-2.4
3. Hornos eficientes de carbón vegetal
para usos domésticos e industriales
22.6
248
416
-19.6
4. Cogeneración con bagazo
6.0
59
1860
-4.9
5. Etanol de sorgo
5.1
62
991
5.3
6. Biodiesel de palma aceitera
2.4
24
99
6.4
7. Co-combustión con leña
2.4
43
454
7.3
8. Etanol de caña de azúcar
16.8
150
1011
11.3
Total de intervenciones en bioenergía
109.8
1,184
9519
Intervención
Tabla 11. Opciones de mitigación 9 de bioenergía consideradas en el proyecto MEDEC.
(Johnson et al., 2009).
Nota: los valores negativos representan beneficios netos.
Las opciones de biocombustibles líquidos no contabilizan las emisiones de CO2e en el ciclo de vida, por lo que la mitigación está sobreestimada. En el
caso de la caña de azúcar hay estudios que señalan que para México las emisiones del ciclo de vida podrían llegar a 36 kgCO2e/GJ con etanol a partir de
jugo directo (García et al., 2011) lo que para el caso del escenario analizado limitaría la mitigación a la mitad (75 MtCO2e).
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
La figura 19 compara el consumo de bioenergía en México en los años 2008 y 2030, este último en caso de cumplirse el
escenario MEDEC. Se incluyen aquí las opciones de biogás y reemplazo de coque por carbón vegetal para la industria
siderúrgica. Es interesante observar que el consumo de bioenergía aumentaría sustancialmente en el país, a la par de
diversificarse entre los distintos usos finales: térmicos, de producción de electricidad y de combustibles líquidos para
el transporte.
Figura 19. Contribución actual y futura de las opciones bioenergéticas
a la generación de energía en México.
Elaboración propia con base en los datos del estudio MEDEC (Johnson et al., 2009).
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
6. HACIA UNA ESTRATEGIA NACIONAL
PARA LA PROMOCIÓN DE LA BIOENERGÍA
Como se ha indicado en el libro La bioenergía en México (Masera et al., 2006) la posibilidad de ampliar el portafolio de
fuentes de energía, proteger al medio ambiente y apoyar el desarrollo económico y social del país, particularmente en
las zonas rurales, justifican desarrollar una iniciativa pública para el fomento de la bioenergía en México. Se requiere
–como lo muestra la experiencia de Brasil, Europa y otros países– de una serie de acciones estratégicas con visión de
largo plazo y del apoyo de un amplio conjunto de políticas y de recursos públicos. Cinco ejes son fundamentales para
este propósito:
Partir de un enfoque integrado orientado al uso sustentable de la bioenergía. Se debe dar prioridad al aprovechamiento de desechos o subproductos de otras actividades, a fin de diversificar la oferta biomásica y aumentar la
eficiencia de las tecnologías y sistemas de producción. Se debe buscar el aprovechamiento de la bioenergía mediante
esquemas de manejo sustentable de bosques y paquetes agroecológicos para las zonas agrícolas, orientados a complementar más que a competir con otros usos del suelo. La generación y difusión de tecnología deben asegurar una adecuada participación y beneficios de las poblaciones locales. La bioenergía debe ser considerada un recurso estratégico
y complementario de las otras fuentes de energía renovable en la búsqueda de la transición energética.
Desarrollar un marco regulatorio. En el corto plazo, es imprescindible contar con un marco jurídico y legal apropiado
que fomente el uso sustentable de la bioenergía en gran escala en nuestro país. Dicho marco debe incluir todo un conjunto de incentivos fiscales y de otro tipo a los bioenergéticos así como facilidades y seguridad para realizar inversiones
a largo plazo en este campo, esquemas para la participación de pequeños productores, normas para la certificación
desde el punto de vista de la sustentabilidad de los bioenergéticos, y otras acciones.
Impulsar el desarrollo de mercados. Es importante promover el desarrollo de redes de producción y de mercado de
productos y tecnologías asociados a la bioenergía, así como elaborar normas técnicas para asegurar la calidad de los
productos y los procesos.
Fomentar la investigación y el desarrollo tecnológico. Se debe incentivar el desarrollo, adaptación y aplicación de
tecnología apropiada. En este sentido, el apoyo a grupos de investigación y al desarrollo de proyectos piloto y demostrativos son acciones prioritarias, así como el fomento de redes y proyectos de colaboración internacionales.
Fortalecimiento institucional. Dada la naturaleza multidimensional de la bioenergía es crítico establecer programas
intersectoriales claramente coordinados (salud, energía, ambiente, desarrollo social, agropecuario y forestal), así como
campañas de información pública que conduzcan a una mejor valoración social de la bioenergía.
En los últimos cinco años se ha avanzado parcialmente en varios de estos frentes. Específicamente, detallamos los
avances logrados en el marco regulatorio, el fomento a la investigación y desarrollo, y los programas de financiación
pública.
6.1. Marco regulatorio
Se cuenta actualmente con dos leyes que permiten el desarrollo específico de bioenergéticos para fines diferentes en
el territorio mexicano: Ley de Promoción y Desarrollo de los Bioenergéticos (LPDB, 2008) y Ley para Aprovechamiento
de las Energías Renovables y Financiamiento para la Transición Energética (LAERFTE, 2008).
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
La LPDB se concentra en la promoción del etanol y biodiesel, como sustitutos a la gasolina y el diésel de petróleo y de
ella se derivan dos programas: El Programa de Producción Sustentable de Insumos para Bioenergéticos y de Desarrollo
Científico y Tecnológico (2009, SAGARPA) que pretende fomentar la producción sustentable de insumos para bioenergéticos y su comercialización, y el Programa de Introducción de Bioenergéticos (2009, SENER), que tiene como objetivo
brindar certidumbre para el desarrollo de la cadena de producción y consumo de biocombustibles en la mezcla de combustibles para el transporte. Las metas a alcanzar por el programa son la producción de 200 Ml para la mezcla de etanol
anhidro en gasolina en Guadalajara, Monterrey y DF para el 2012. No existen metas cuantitativas para el biodiesel. En la
práctica no se han logrado todavía avances sustantivos en la producción ni comercialización de los insumos.
La LAERFTE tiene el objetivo de “regular el aprovechamiento de fuentes de energía renovables y las tecnologías limpias
para generar electricidad con fines distintos a la prestación del servicio público de energía eléctrica, así como establecer
la estrategia nacional y los instrumentos para el financiamiento de la transición energética”. Define entre las fuentes
de energías renovables a “los bioenergéticos que determine la LPDB así como las que determine la SENER”. La meta
de participación de todo este grupo de fuentes de energía limpias al 2024 es del 35%. (SENER, 2011). Derivado de la
LAERFTE, se crea el Programa Especial para el Aprovechamiento de las Energías Renovables (agosto del 2009), que
tiene como objetivo promover aprovechamiento de las energías renovables para generación de electricidad. En él se
detallan los mecanismos para el pago de las contraprestaciones que se otorgarán a los generadores de electricidad a
partir de energías renovables.
6.2. Fomento a la investigación y desarrollo
El Sistema Nacional de Investigación y Transferencia Tecnológica para el Desarrollo Rural Sustentable (SNITT) elaboró
el Programa Nacional de Investigación Científica y Tecnológica en Materia de Insumos para Bioenergéticos que brinda
recursos para fortalecer los programas de biocombustibles (Figura 20). Asimismo, algunas temáticas o articulaciones
específicas para investigación en bioenergéticos se han fomentado desde el Fondo Sectorial SAGARPA-CONACYT y
SAGARPA-SENER, y han sido incorporadas también a algunas convocatorias de Fondos Mixtos Estatales.
Figura 20. Capacitación y difusión.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
6.3. Programas específicos de financiamiento para bioenergía
6.3.1. Programas para la producción de insumos para biodiesel
La Jatropha curcas (piñón, piñoncillo, xuta) está siendo promocionada ampliamente en México como insumo industrial
para la producción de biodiesel. Además, la CONAFOR la incluyó en el programa ProÁrbol como una de las especies
para reforestación. Distintas instituciones de investigación están desarrollando tecnologías para este cultivo (INIFAP,
universidades, institutos de investigación, CONAFUPRO).
6.3.2. Programa Nacional de Estufas Ahorradoras de Leña
La SEDESOL estableció en el año 2006 el Programa Nacional de Estufas Ahorradoras de Leña, que entrega estufas de
manera gratuita. La meta es cubrir el 10% de la demanda objetivo, es decir 500 mil familias con estufas eficientes para
el año 2012.
6.3.3. Promoción a la producción sustentable de carbón vegetal
La Ley General de Desarrollo Forestal Sustentable y su Reglamento, regulan la producción y comercialización del carbón vegetal en México como un producto maderable. La Comisión Nacional Forestal, a través del programa ProÁrbol
apoya con subsidios la producción de carbón vegetal a través de capacitaciones para mejorar las prácticas productivas,
adquisición de equipos, apoyo a cadenas productivas en la formulación de estudios de factibilidad, planes de negocio,
comercialización y adquisición de equipos. Además, existen apoyos que no se dirigen específicamente al carbón, pero
que se pueden usar para el desarrollo de empresas rurales, a cargo de instituciones como la Secretaría de la Reforma
Agraria, la SAGARPA, Secretaría de Economía y los gobiernos estatales y municipales.
6.3.4. Promoción al biogás
La SAGARPA y el Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO), diseñaron el Proyecto de Apoyo al Valor Agregado de
agronegocios con esquemas de riesgo compartido (PROVAR), para apoyar a las empresas y personas en la construcción de biodigestores hasta con un millón de pesos o hasta 250 mil pesos para quienes generen electricidad, con un
aporte del 50% o más de los beneficiarios. Este apoyo es para productores primarios y empresarios del sector rural, con
unidades productivas lecheras (al menos 300 vientres en producción) o porcinas (con al menos 200 vientres porcinos
en sistemas de ciclo completo), cuyo estiércol pueda ser utilizado para la producción de biogás para la generación de
energía térmica o eléctrica.
Si bien todos estos elementos constituyen un avance para la estructuración de una política consolidada relativa a bioenergéticos en México, todavía requieren de mayor maduración, coherencia y, sobre todo, de eficacia. Las políticas
efectivas para desarrollar la bioenergía en Europa, Estados Unidos y otros países como Brasil, se han basado en una
combinación de: a) marcos regulatorios favorables y preferenciales, con visión de largo plazo, b) subsidios o exenciones
fiscales para los bioenergéticos, c) cargas impositivas altas aplicadas a los energéticos fósiles, d) capacitación en varios
niveles. Ninguno de estos elementos se ha aplicado plenamente en México, donde existen muchas políticas contrarias,
como subsidios a la electricidad de fuentes no renovables y los combustibles derivados del petróleo, tratamiento no
preferencial a la electricidad de fuentes renovables, un marco regulatorio complejo y no favorable a los bioenergéticos e incluso descoordinación e inconsistencia entre las instituciones supuestamente encargadas de promoverlos.
La ausencia de compensaciones efectivas por la reducción de emisiones de CO2 en México es otro factor negativo. Es
importante trabajar para eliminar estas barreras a la brevedad a fin de hacer realidad el alto potencial de desarrollo de
la bioenergía en México.
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
7. LISTA DE UNIDADES
a
d
EJ
GJ
GWth
h
ha
kg
km
kW
kWh
l
m
m3
Mdp
Mha
Ml
año
día
exajulio = 1018 julios
gigajulio = 109 julios
gigavatio térmico
hora
hectárea
kilogramo = 103 gramos
kilómetro = 103 metros
kilovatio = 103 vatios
kilovatio hora
litro
metro
metro cúbico
millones de pesos
millón de hectáreas = 106 hectáreas
millón de litros = 106 litros
Mm3
mm
Mt
MtMS
MUSD
MW
MWel
MWh
MXN
PJ
ppm
t
tMF
tMS
TWh
USD
USDcts
millón de metros cúbicos
milímetro = 10-3 metros
megatonelada = 1012 gramos
megatonelada de materia seca = 1012 gramos
millón de dólares estadounidenses
megavatio = 106 vatios
megavatio eléctrico
megavatio hora
pesos mexicanos
petajulio = 1015 julios
partes por millón
tonelada = 106 gramos
tonelada de materia fresca
tonelada de materia seca
teravatio hora = 1012 vatios hora
dólar estadounidense
centavos de dólar estadounidense
8. LISTA DE SIGLAS Y ACRÓNIMOS
B10
B100
B20
B5
BNE
CD
CFE
CH4
CIEco
mezcla de diésel de petróleo con 10% de biodiesel
biodiesel puro, al 100%
mezcla de diésel de petróleo con 20% de biodiesel
mezcla de diésel de petróleo con 5% de biodiesel
Balance Nacional de Energía
cultivos dedicados
Comisión Federal de Electricidad
metano
Centro de Investigaciones en Ecosistemas de la
UNAM
CIFOR
Center for International Forestry Research
CO
monóxido de carbono
CO2
dióxido de carbono
CO2e
dióxido de carbono equivalente
CONAFOR Comisión Nacional Forestal
DBO
demanda biológica de oxígeno
E10
mezcla de gasolina con 10% de etanol
E5
mezcla de gasolina con 5% de etanol
EE.UU.
Estados Unidos
FAO
Food and Agriculture Organization of the
United Nations
FIRCO
Fideicomiso de Riesgo Compartido
FT
Fischer Tropsch
GEI
gases de efecto invernadero
GIRA
Grupo Interdisciplinario de Tecnología Rural Aplicada
A.C.
GLP
gas licuado de petróleo
H
Hidrogeno
HRSG heat recovery steam generator
IMA
incremento medio anual
40
INIFAP
Instituto Nacional de Investigaciones Forestales,
Agrícolas y Pecuarias
IPCC
Panel Intergubernamental para el Cambio Climático
ISO
International Organization for Standardization
MDL
Mecanismo de Desarrollo Limpio
MEDEC
México: Estudio sobre la Disminución de Emisiones
de Carbon
MOPESA Motores Perkins de México, S.A.
MTBE
methyl tertiary butyl ether
N2O
óxido nitroso
NaOH
hidróxido de sodio
O2
oxígeno
PECC
Programa especial de cambio climático
PEMEX
Petróleos Mexicanos
pH
medida de la acidez o alcalinidad de una solución
PM2.5
Particulate Matter 2.5
RAC
residuos agrícolas de cosechas
RFA
Renewable Fuels Association
RSU
residuos sólidos urbanos
SAGARPA Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo
Rural, Pesca y Alimentación
SAYERCEN Servicios Ambientales y de Energías Renovables
del Centro S.A. de C.V.
SEDESOL Secretaría de Desarrollo Social
SEISA
Sistemas de Energía Internacional S.A. de C.V
SEMARNAT Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales
SENER
Secretaria de Energía
TAME
ter amil metil eter
UNC
Unión Nacional de Cañeros
WBGU
Wissenschaftlicher Beirat der Bundesregierung
Globale Umweltveränderungen
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
9. BIBLIOGRAFÍA
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LA BIOENERGÍA EN MÉXICO
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EN ESTE VOLUMEN:
La bioenergía es una fuente energética versátil, renovable y estratégica para promover
la transición hacia un patrón de desarrollo más sustentable en nuestro país. Con este
CT la REMBIO busca brindar una referencia informada, sintética y actualizada sobre la
diversidad de alternativas que ofrece el aprovechamiento de esta fuente de energía,
sus perspectivas de desarrollo en México y sus retos y oportunidades en términos de
sustentabilidad.
LA COLECCIÓN CUADERNOS TEMÁTICOS SOBRE BIOENERGÍA
Busca poner al alcance de lectores especializados en el área de bioenergía y del público
en general, materiales novedosos, de calidad y de alta relevancia sobre los aspectos
prácticos, metodológicos, económicos, de política pública y de investigación ligados
con las distintas aplicaciones de la bioenergía en México.
OTROS CUADERNOS TEMÁTICOS
Este cuaderno –el primero de una serie específica sobre estudios de caso–
presenta experiencias que ilustran desde temáticas, escalas y metodologías de
implementación contrastantes el desarrollo práctico de la bioenergía en México.
Se incluyen aplicaciones para la producción y recuperación de biogás, desarrollo
y difusión de estufas de leña, fabricación de hornos mejorados de carbón vegetal,
producción de biodiesel, y una experiencia pedagógica.
En este cuaderno se analizan críticamente los llamados biocombustibles avanzados
como posibles alternativas para aprovechar de manera integral los residuos y materias
primas no alimenticias para mitigar las emisiones de GEI y así reducir el consumo de
combustibles fósiles en el sector transporte.
Se presenta una revisión actualizada de lo que está ocurriendo tanto a nivel internacional
como en nuestro país en el campo de estufas eficientes de leña. Se examina de
manera general los avances tecnológicos, los impactos documentados de la nueva
generación de estufas, así como las características de los programas de difusión que
garantizan una mayor adopción en impacto a largo plazo de las estufas de leña.
Consulte nuestro sitio WEB para obtener más detalles
sobre los títulos de esta colección y sus contenidos.
www.rembio.org.mx